摘要：為實(shí)現(xiàn)X—Y二維工作平臺(tái)的精確定位，以容柵傳感器作為位置檢測(cè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)的將工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定程序?qū)蓚�(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。通過將客柵傳感器輸出的串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行信號(hào)的方法，方便地實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)容柵傳感器輸出信號(hào)的處理。試驗(yàn)證明，這種控制方法能實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的精確定位，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
中圖分類號(hào)：TM383 6；TP271．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-6848(2010)01-0103-03
0引 言
在對(duì)X—Y兩軸運(yùn)動(dòng)的工作平臺(tái)進(jìn)行控制時(shí)一般采用單片機(jī)為主控制單元對(duì)x—Y兩軸驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能在開環(huán)系統(tǒng)中保證一定的控制精度，但開環(huán)系統(tǒng)也具有一些缺點(diǎn)：無法知道步進(jìn)電機(jī)在點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)的勻速階段和起動(dòng)的升速階段是否失步，在步進(jìn)結(jié)束時(shí)是否超步，以及由于負(fù)載變化而引起的速度變化，尤其當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大且有沖擊現(xiàn)象時(shí)，失步和丟步問題就顯得十分突出，從而使步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制的應(yīng)用受到一定程度的影響。
為實(shí)現(xiàn)X—Y工作平臺(tái)的準(zhǔn)確定位，采用了以容柵傳感器作為位置檢測(cè)環(huán)節(jié)的全伺服控制，其根本的方法就是容柵傳感器將檢測(cè)到的工作平臺(tái)的實(shí)際位移反饋給控制器，控制器根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際位移和速度狀態(tài)，來實(shí)時(shí)調(diào)整輸入的脈沖數(shù)、頻率，使步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定在正常運(yùn)行狀態(tài)，并使實(shí)際位置和指令位置一致，從而達(dá)到精確定位和穩(wěn)速的要求。
1硬件組成
以x軸運(yùn)動(dòng)為例，其閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
該系統(tǒng)采用容柵式位移傳感器檢測(cè)x—Y工作臺(tái)的位移信息，此信息經(jīng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榕c工作臺(tái)位移量及位移速度成比例的脈沖信號(hào)反饋給位置控制器，位置控制器根據(jù)位置給定值與反饋值之差，按事先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律來控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，保證工作臺(tái)的位移嚴(yán)格跟隨指令要求來運(yùn)動(dòng)；D／F(數(shù)字／脈沖)轉(zhuǎn)換器將位置控制器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成指令脈沖；細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的功能是以小步距驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使工作臺(tái)位移具有所要求的分辨率，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的高精度控制。
整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)兩級(jí)的控制系統(tǒng)，上位系統(tǒng)主要由一臺(tái)586PC機(jī)構(gòu)成，下位控制系統(tǒng)由兩塊PHILIPS公司生產(chǎn)的P87LPC764單片機(jī)組成，如圖2所示。上位機(jī)主要負(fù)責(zé)二維定位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置的采集和控制下位單片機(jī)；下位單片機(jī)分別完成一路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、解讀容柵位移傳感器輸入信號(hào)、限位開關(guān)輸入信號(hào)、和PC機(jī)進(jìn)行通信。PC機(jī)與兩單片機(jī)之間通過RS232串行接口通信，其中X軸單片機(jī)控制平臺(tái)X方向運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，與PC機(jī)的串口1(COMl)相連，Y軸單片機(jī)控制平臺(tái)Y方向運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，與PC機(jī)的串口2(COM)相連。平臺(tái)X、Y方向分別裝有容柵式位移傳感器，經(jīng)串并接口轉(zhuǎn)換后分別和單片機(jī)相連，將平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋給單片機(jī)。為了防止工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)出界，在X、Y兩軸的極端位置分別設(shè)置了限位開關(guān)，可以在平臺(tái)超出運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)自動(dòng)切斷電機(jī)的電源，使平臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。
單片機(jī)采用近年來市場(chǎng)上比較流行的AT89C52單片機(jī)，它采用CHMOS工藝及高密度、
非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，其內(nèi)部所含功能部件如下：
(1)1個(gè)8位CPU；
(2)1個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；
(3)8 KB PEROM；
(4)3個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器；
(5)21個(gè)特殊功能寄存器；
(6)4個(gè)8位并行I／O口，共32條可編程I／O端線；
(7)1個(gè)可編程全雙工串行口；
(8)8個(gè)中斷源。
