基于单片机的XY轴交流伺服运动控制装置.doc

摘要:随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化和以提高产品的质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。人们对航空机、数控机床、精密仪器和仪表以及各种精密机械设备提出了越来越高的精度要求，X-Y作台是这些设备实现高精密加工的核心部件，对于提高产品的加工质量起着尤为重要作用。

    通过对几种运动控制方案的比较，决定采用ATMEL公司的 AT89s51单片机作为主控制芯片的运动控制方案。它是AT89c51单片机的升级版，不仅支持更高的极限工作频率，具有ISP（在线更新程序）功能以及拥有对c51单片机的全面兼容性，并且还具备了c51单片机的结构简单、价格低廉、开发周期短等优点。本设计分为硬件和软件两个部分。硬件部分设计主要包括芯片的选型、伺服系统的选型、单片机模块的设计、电源系统的设计、输入/显示界面的设计等。系统硬件设计采用模块化的设计方法，使系统具有良好的扩展性和经济性。软件部分包括通过编写输入/显示子程序，通讯子程序，插补子程序等控制所必须的子程序函数库，最终实现了使交流伺服电机轴按设定的曲线运动的功能等。

关键词: 单片机;交流伺服;运动控制;89s51

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题背景-1

1.2交流伺服运动控制系统的特点-1

1.3交流伺服运动控制系统的发展现状与方向-2

1.4命题方案的确定-3

1.4.1课题任务-3

1.4.2课题设计方案的拟定-3

2运动装置的原理及结构-5

2.1伺服电机及伺服驱动器-5

2.1.1 伺服电机-5

2.1.2 伺服驱动器-6

2.2检测元件-光电编码器-7

2.3典型机械结构-8

3 工作台设计概述-9

3.1 X-Y工作台结构设计总述-9

3.2导轨的选择-9

3.2.1 导轨的分类-9

3.2.2 直线滚动导轨的优势-9

3.2.3导轨副的选型-11

3.3丝杠的选择-滚珠丝杠-11

3.3.1滚珠丝杠综述-11

3.3.2滚珠丝杠的特点-11

3.4轴承的选择-12

3.4.1轴承的类型和选择-13

3.4.2轴承的配合-14

3.4.3轴承的润滑-15

3.5联轴器的选型-15

4 硬件系统的设计-17

4.1伺服电机及伺服驱动器的选型-17

4.1.1伺服电机的选型-17

4.1.2伺服驱动器的选型-19

4.2输入/显示硬件电路设计-19

4.2.1输入硬件电路设计-20

4.2.2显示硬件电路设计-21

4.3单片机方面的电路设计-22

4.3.1单片机控制输出脉冲选通电路的设计-22

4.3.2两单片机通讯硬件电路的设计-23

4.3.3单片机掉电保护电路设计-24

5软件设计-25

5.1单片机子程序设计-25

5.1.1 输入/显示子程序设计及程序流程图-25

5.1.2 脉冲发射子程序及程序流程图-30

5.1.3 扩展子程序设计-32

5.1.4 回原点子程序设计及程序流程图-36

5.1.5 三字节数减法计数子程序设计-39

5.1.6 六字节无符号数比较子程序-40

5.1.7 BCD数转换为二进制数子程序设计及程序流程图-41

5.2轨迹控制-43

5.2.1直线插补-43

5.2.2圆弧插补-44

结论-46

致谢-47

参考文献-48