一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统

申请号 CN201610449496.X 申请日 2016-06-21 公开(公告)号 CN107526309A 公开(公告)日 2017-12-29
申请人 李福霞; 发明人 李福霞;
摘要 一种基于A1189S51 单片机 的低频振动攻丝微机控制系统,采用单片机控制系统来实现对步进 电机 及其 驱动器 的控制。该控制系统用AT9S51单片机控制步进电机可实现不同的攻丝方式,其设备简单,编程方便,而且便于攻丝参数的调整。振动攻丝的控制系统具有中断退回、参数记忆等功能,这为振动攻丝的研究奠定坚实的 基础 和可靠的保障。
权利要求

1.一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述控制系统采用单片机控制系统来实现对步进电机及其驱动器的控制,单片机具有价格低廉、编程灵活等特点。
2.根据权利要求1所述的一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述控制系统硬件接口电路,它由AT9S51单片机、键盘、显示器、控制电路、ISP串行接口电路和电源组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述控制系统的软件采用模化编程的思想,主要由初始化子程序、键盘扫描子程序、显示子程序、振动攻丝子程序和中断子程序组成,并由主程序将这些子程序连接起来,构成完整的振动攻丝控制程序。
4.根据权利要求1所述的一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述低频振动攻丝工艺参数包括频率和振形,频率一般小于200Hz,振形是指每个振动周期内的前进脉冲数、停止脉冲数和后退脉冲数的组合,其中前进脉冲数一定要大于后退脉冲数。
5.根据权利要求1所述的一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述控制系统包括上位机、串行下载电缆、目标板,串行下载电缆包括下载软件和硬件两大部分,串行下载电缆系统可以采用并口,也可以采用串口。
6.根据权利要求1所述的一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,其特征是:所述下载线电路采用74HC244主要起缓冲和逻辑电平转换的作用,由于上位机和下位机的逻辑电平不同,为了防止74HC244输出过高的逻辑电平损坏下位机的I/O口,必须把
74HC244的工作电压控制在5V左右。

说明书全文

一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统

所属技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,适用于机械领域。

背景技术

[0002] 所谓振动攻丝就是在丝锥和工件的相对运动上叠加一个有规律的扭转振动,而形成脉冲式切削,从而达到去除金属、形成内螺纹的目的。当采用步进电机作为振动攻丝系统的动系统源时,由于振源和主动力源合并,所以振动运动和回转运动全由丝锥承担。丝锥可以采用“先进后退”的运动方式,或“进停进停”的运动方式来达到振动攻丝的目的。

发明内容

[0003] 本发明提出了一种基于A1189S51单片机的低频振动攻丝微机控制系统,用AT9S51单片机控制步进电机可实现不同的攻丝方式,其设备简单,编程方便,而且便于攻丝参数的调整。振动攻丝的控制系统具有中断退回、参数记忆等功能,这为振动攻丝的研究奠定坚实的基础和可靠的保障。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:所述控制系统采用单片机控制系统来实现对步进电机及其驱动器的控制。单片机具有价格低廉、编程灵活等特点。该驱动器是一种全新细分驱动器,采用微处理器实施智能控制,细分步距均匀,抗干扰能力强。根据ATH-130G型驱动器的特点,本步进电机微机控制系统采用串行控制的方法。
[0005] 所述控制系统硬件接口电路,它由AT9S51单片机、键盘、显示器、控制电路、ISP串行接口电路和电源组成。AT9S5l单片机的P0口和P2口作为参数输入口,输入的参数包括数字信号和功能信号;P1口为4个共阳数码管的段选线,向数据线发送数字代码;P3.4-P3.7口作为位选线,通过4个NPN三极管分别控制4个数码管,4个数码管的基本功能是显示加工过程和调试程序;利用AT9S51单片机P1.5,P1.6和P1.73个口的第二功能,实现上位机对单片机的在线编程;P3.0,P3.1作为步进电机控制口,其中P3.0输出方向电平控制步进电机正反转,P3.1输出CP脉冲信号,控制步进电机的速度和位移大小。
[0006] 所述控制系统的软件采用模化编程的思想,主要由初始化子程序、键盘扫描子程序、显示子程序、振动攻丝子程序和中断子程序组成,并由主程序将这些子程序连接起来,构成完整的振动攻丝控制程序。本步进电机的步矩角在不细分时为1.8°,细分数可以达到38。
[0007] 所述低频振动攻丝工艺参数包括频率和振形。频率一般小于200Hz,振形是指每个振动周期内的前进脉冲数、停止脉冲数和后退脉冲数的组合,其中前进脉冲数一定要大于后退脉冲数。利用单片机内部的R寄存器中的R0、Rl和R2写入不同的数值以代表不同的前进脉冲数、停止脉冲数和后退脉冲数,并通过调用延时子程序来获得不同的振动频率。
[0008] 所述控制系统包括三部分:上位机、串行下载电缆、目标板。串行下载电缆包括下载软件和硬件两大部分,串行下载电缆系统可以采用并口,也可以采用串口。下载软件是在PC机上运行的上位机软件,它的主要功能如下:通讯参数设置及器件选取、程序存储器FLASH编程、编程验证、芯片擦除、读器件等,系统选用SLSIP下载软件。
[0009] 所述下载线电路采用74HC244主要起缓冲和逻辑电平转换的作用。由于上位机和下位机的逻辑电平不同,为了防止74HC244输出过高的逻辑电平损坏下位机的I/O口,必须把74HC244的工作电压控制在5V左右。所以串接一个二极管后,74HC244的工作电压大概在4.4V左右,这样其输出逻辑电平必定不超过4.4V,附合下位机的要求,同时也保护了下位机。通过ISP技术,电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码,即使将芯片焊接在电路板上,只要留出和上位机接口所需要的串口,就可以实现芯片内部存储器的改写,而无须取下芯片,已经编程的芯片也可以用IsP方法擦除或再编程,大大方便了工程技术人员,提高了工作效率,降低了成本。
[0010] 本发明的有益效果是:该控制系统用AT9S51单片机控制步进电机可实现不同的攻丝方式,其设备简单,编程方便,而且便于攻丝参数的调整。振动攻丝的控制系统具有中断退回、参数记忆等功能,这为振动攻丝的研究奠定坚实的基础和可靠的保障。附图说明
[0011] 图1是本发明的串行控制系统。
[0012] 图2是本发明的控制系统硬件接口电路。
[0013] 图3是本发明的中断服务子程序。
[0014] 图4是本发明的攻丝主程序。
[0015] 图5是本发明的攻丝子程序。
[0016] 图6是本发明的ISP下载线原理图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018] 如图1,控制系统采用单片机控制系统来实现对步进电机及其驱动器的控制。单片机具有价格低廉、编程灵活等特点。该驱动器是一种全新细分驱动器,采用微处理器实施智能控制,细分步距角均匀,抗干扰能力强。根据ATH-130G型驱动器的特点,本步进电机微机控制系统采用串行控制的方法。
[0019] 如图2,控制系统硬件接口电路,它由AT9S51单片机、键盘、显示器、控制电路、ISP串行接口电路和电源组成。AT9S5l单片机的P0口和P2口作为参数输入口,输入的参数包括数字信号和功能信号;P1口为4个共阳数码管的段选线,向数据线发送数字代码;P3.4-P3.7口作为位选线,通过4个NPN三极管分别控制4个数码管,4个数码管的基本功能是显示加工过程和调试程序;利用AT9S51单片机P1.5,P1.6和P1.73个口的第二功能,实现上位机对单片机的在线编程;P3.0,P3.1作为步进电机控制口,其中P3.0输出方向电平控制步进电机正反转,P3.1输出CP脉冲信号,控制步进电机的速度和位移大小。
[0020] 如图3、如图4、如图5,控制系统的软件采用模块化编程的思想,主要由初始化子程序、键盘扫描子程序、显示子程序、振动攻丝子程序和中断子程序组成,并由主程序将这些子程序连接起来,构成完整的振动攻丝控制程序。本步进电机的步矩角在不细分时为1.8°,细分数可以达到38。
[0021] 如图6,低频振动攻丝工艺参数包括频率和振形。频率一般小于200Hz,振形是指每个振动周期内的前进脉冲数、停止脉冲数和后退脉冲数的组合,其中前进脉冲数一定要大于后退脉冲数。利用单片机内部的R寄存器中的R0、Rl和R2写入不同的数值以代表不同的前进脉冲数、停止脉冲数和后退脉冲数,并通过调用延时子程序来获得不同的振动频率。
[0022] 控制系统包括三部分:上位机、串行下载电缆、目标板。串行下载电缆包括下载软件和硬件两大部分,串行下载电缆系统可以采用并口,也可以采用串口。下载软件是在PC机上运行的上位机软件,它的主要功能如下:通讯参数设置及器件选取、程序存储器FLASH编程、编程验证、芯片擦除、读器件等,系统选用SLSIP下载软件。
[0023] 下载线电路采用74HC244主要起缓冲和逻辑电平转换的作用。由于上位机和下位机的逻辑电平不同,为了防止74HC244输出过高的逻辑电平损坏下位机的I/O口,必须把74HC244的工作电压控制在5V左右。所以串接一个二极管后,74HC244的工作电压大概在
4.4V左右,这样其输出逻辑电平必定不超过4.4V,附合下位机的要求,同时也保护了下位机。通过ISP技术,电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码,即使将芯片焊接在电路板上,只要留出和上位机接口所需要的串口,就可以实现芯片内部存储器的改写,而无须取下芯片,已经编程的芯片也可以用IsP方法擦除或再编程,大大方便了工程技术人员,提高了工作效率,降低了成本。
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