用单片机控制XY工作台的一些问题

只看该作者 · 2010-4-3 16:38

本帖最后由 windxx 于 2010-4-3 16:40 编辑

本人正在做毕业设计，题目是“基于单片机控制的XY数控工作台”，其实大体的机械本体设计都定下来了，打算做成行程是300X300mm的，呈十字形，原点设在导轨中点，采用步进电机控制，而控制方面就采用AT89S52单片机，遇到以下几个问题：

1、原点如何定在导轨中点？老师给的建议是在中点安装接近开关，两边安装行程开关，但我没见过这些实物，究竟怎么实现的呢？（没有经验，完全不知道如何确定原点）
回零操作也不知道如何实现？（难道是软件上实现？）

2、在导轨两端安装行程开关，用其常开触点，一边接单片机的I/O口，一边接地，如果检测到开关合上（到行程终点），该I/O口为低电平，就使步进电机停下来，请问这种想**确吗？能否实现呢？

3、由于是数控设备，打算设计成单片机能与上位机通信，能够解析上位机的控制代码（G代码、M代码），然后再控制步进电机的运动，问题是，如何实现通信呢？是不是也是通过软件实现呢？

4、在显示部分，我想实现在LCD上实时显示工作台的当前坐标，是用光栅吗？还是有别的方法呢？

5、一旦发生停电等，如何实现掉电保护？能否扩展外部存储器24C08，然后实时存储工作台的坐标，那么在下次重新开机时就能续着掉电前的位置继续工作？这种想法可以吗？

暂时就遇到这些问题了，很多问题都是因为没有经验才不会的。。其实，最不懂的就是原点的确定，被这个问题搞得我烦死了。。上网搜了很多资料都没有解决。。希望各位大侠能帮帮忙，小弟先谢了。。

只看该作者 · 2010-4-3 17:23

本帖最后由 windxx 于 2010-4-3 17:26 编辑

先谢谢楼上的。。。

不过主要是我的原点究竟怎么定？
我的理解是：在导轨中间安装一个接近开关（这是硬件上的），它连接的是单片机的一个I/O口，在编程时设定该I/O口为低电平时工作台在原点，一旦工作台离开了，该I/O口变为高电平，这样，只要不断检测该I/O的电平，就知道工作台是否在原点了。
这样想对吗？

还有一个，如果不用光栅的话，我想到的实时显示工作台坐标的方法如下：
每次加工前都回原点，然后从原点到加工位置的过程里，不停对步进电机的旋转计数，几乎是每转一个步距角，我都将它转换成对应的丝杠的移动距离，累积起来，然后就送到LCD那里进行显示。
我这种方式会不会笨了点呢？

只看该作者 · 2010-4-4 13:02

自己顶顶！！

只看该作者 · 2010-4-5 17:17

你先找个那种现成的驱动器熟悉一下，其实很简单的

只看该作者 · 2010-4-5 17:26

我也想，但是我只是个学生，这个只是毕业设计，我买个现成的驱动器那多贵啊~！~！

况且这些毕竟是自己的学习任务，只有亲手接触过才算掌握~~~

所以希望有经验的朋友能就我前面的问题给点提示，谢谢了

只看该作者 · 2010-4-16 16:10

首先，此设计必须软硬件结合，还有通讯等东西都是在搭好硬件的基础上才能软件实现的。

比如第一，如何定位原点，单片机要控制，首先你要先让单片机知道，外面都有什么信号，在什么情况下，执行什么样的操作，就像你用眼睛定位原点，如果你没有眼睛就没办法定位原点了。像你的老师说的，就是非常简单的办法。

第二，你的想法已经比较接近实际了，但是你别忘了加上拉电阻，要不你死也做不出来。

第三，能够解析上位机代码，你必须要让单片机能够和计算机通讯，推荐傻瓜级芯片，MAX3232。之后就是数据的问题了。

第四，你都用步进电机了，还要什么其它传感器！！！！！！！！
步进电机转过多少个步距角你不知道呀！！！！！！

第五，还算靠谱

只看该作者 · 2010-4-17 10:11

非常感谢楼上的，现在我的电路图基本出来了。。剩下的只是软件设计。。

但是在软件设计里面，感觉无从下手，虽然希望实现诸如显示、回原点等功能，但是感觉不知道怎样写程序，不知道用流程图表达

例如我想步进电机从原点到加工点是一个先加速后匀速的过程，但是就是不知道怎样去表达，头痛了！！

只看该作者 · 2010-4-17 10:34

呵呵，看起来挺简单的，建议首先，原点那部分，其实不需要不停地检测，用到的时候**就好了，另外行程开关可以做一个硬件的关断，把行程开关的常闭端也用上，给电机一个硬件的关断，到了位置后自动停了，步进电机转矩固定，很容易就能知道自己的位置，如果怕掉电丢失的话，可以保存在单片机的FLASH中，没有内置FLASH就只能外接了，每次位置改变都要写FLASH,这样重新上电后就知道自己的位置了，显示LCD应该没什么难度，通信部分硬件是很简单的，软件就比较复杂了，多查查资料，特别是上位机软件那块，对编程的要求高一点，单片机这边就好受多了，只需要先定一个协议，单片机接收到什么命令，返回那些数据，数据的格式之类的。

只看该作者 · 2010-4-18 17:16

本帖最后由 windxx 于 2010-4-18 17:19 编辑

谢谢楼上的建议，看了你提供的资料，用TMC428驱动芯片真的很方便。。。

不过由于之前已经跟老师确定了电机控制的方案，所以不能用TMC428芯片了。。:(

其实现在我的电路控制方案基本确定了，现在是软件设计了。。。。

但是一点头绪都没有，没有开发经验，根本不知道从何入手，知道自己想要实现的功能但又不知道怎样处理。。

例如，我设想整个控制系统的工作流程:
上电复位---工作台自动回零点---与上位机通信，获取加工信息（例如速度、位置、加工类型（直线、圆弧）等等）---按下“启动”键，工作台根据加工信息动作---检测是否越界（行程开关）--检测是否按下“急停”键---执行完任务后，工作台再次回零

如果是越界，则自动停止工作台，并且通过蜂鸣器报警
如果是按下“急停”，则工作台立刻停止
还设置了一个“手动复位”，当按下后工作台会自动回零点

由于外接了AT24C08存储器，在加工过程中实现记录工作台的具体位置，其作用主要是掉电保护

还有，在加工过程中，实时计算工作台的具体位置，并在LCD1602中显示；在越界报警时也显示错误信息

还有，按下“启动”后，工作台从原点运动到加工位置，步进电机是一个加速到匀速的过程；加工完毕后，工作台回原点，步进电机又是一个匀速到减速的过程。。。（这点是最烦的，根本不知道在什么时候用到）

以上就是我想到的整个软件设计的功能，虽然看起来很详细，但是这终归是构想，我就是不知道如何通过程序实现。。。特别是模块化程序设计时，我都不知道怎样才算一个模块

不知道谁有开发经验呢？？我都烦死了。。。