【文章內(nèi)容簡介】 大小。絕對式編碼器的每一個(gè)位置對應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。增量式編碼器特點(diǎn)：增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會(huì)輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。（8）絲桿及螺母副(1).主要確定絲桿的外徑d，及長度，選擇螺紋的類型，牙型角β，計(jì)算出螺紋中徑d2，螺紋升角φ，定出螺距P，求出螺紋導(dǎo)程S。可用下式進(jìn)行計(jì)算此公式也用來計(jì)算齒輪等圓形零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量i 由電機(jī)軸到絲杠一級齒輪減速器的傳動(dòng)比，（10）滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級均已制定有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型，尺寸和公差等級等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按滾動(dòng)軸承承受載荷的作用方向，常用軸承可分為三類，即徑向接觸軸承、向心角接觸球軸承和軸向接觸軸承。在機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，通常使用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承和推力球軸承的組合件。選擇軸承要根據(jù)它所支承的軸的粗度（一般軸徑的設(shè)計(jì)要先由計(jì)算的強(qiáng)度來確定基本尺寸，再根據(jù)GB/T282281 來選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸，也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件如軸承等決定）來決定的，選定軸承后，還要進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算，可以根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算。軸承的壽命：4 軟件電路部分設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇（1） 單片機(jī)的概念單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。通常在芯片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O 口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。（2） 單片機(jī)特點(diǎn)1) 優(yōu)異的性能價(jià)格比。2) 高、體積小、可靠性高。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了計(jì)算機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。3) 控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)種均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O 口的邏輯操作及位處理功能，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。4) 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。5) 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置叫典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。（3） 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)1) 89C52 系列單片機(jī)基本配置如下：a) 微處理器該單片機(jī)中有一個(gè)8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。b) 數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為128 個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k 字節(jié)，用來存儲程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。c) 程序存儲器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴(kuò)至64k 字節(jié)。d) 中斷系統(tǒng)具有5 個(gè)中斷源，2 級中斷優(yōu)先權(quán)。e) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2 個(gè)16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。f) 串行口1 個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O 口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。g) P1 口、P2 口、P3 口、P4 口為4 個(gè)并行8 位I/O 口。h) 特殊功能寄存器共有21 個(gè)，用于對片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM 區(qū)。2) 引腳及其功能a) 電源及時(shí)鐘引腳VCC：接+5V 電源正端；VSS：接+5V 電源地端；X1：接外部晶體振蕩器的一端；X2：接外部晶體振蕩器的另一端。b) 控制引腳RESET：單片機(jī)上電復(fù)位端。ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE 一每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0 口的低8 位地址。PSEN：為片外程序存儲器讀選通信號輸出端。EA ：為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效。c) 輸入/輸出引腳P3 口的第二功能：：RXD，串行輸入通道；：TXD，串行輸出通道；：INT0，外部中斷0；：INT1，外部中斷1；：T0，計(jì)數(shù)器0 外部輸入；：T1，計(jì)數(shù)器1 外部輸入；：WR ，外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通；： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 圖41 89c51 引腳圖 驅(qū)動(dòng)芯片的選擇在微機(jī)控制系統(tǒng)中，還要處理另一類數(shù)字量，即開關(guān)信號、脈沖信號。它們是以二進(jìn)制的邏輯“1”和“0”，即電平的高和低出現(xiàn)的。如開關(guān)觸電的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器和接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉等，我們稱為開關(guān)量。開關(guān)量所控制的執(zhí)行器所要求的控制電壓一般都比較高，電流一般都較大，有的是直流驅(qū)動(dòng)，有的是交流驅(qū)動(dòng)，必須根據(jù)具體對象采用適當(dāng)?shù)慕涌?。開關(guān)量的輸出接口實(shí)質(zhì)上是利用計(jì)算機(jī)做“弱電”控制“強(qiáng)電”。它需要解決兩個(gè)重要問題：隔離和驅(qū)動(dòng)。用單片機(jī)控制各種各樣的高壓、大電流負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等時(shí)，不能用單片機(jī)的I/O 線來直接驅(qū)動(dòng)。P0、PPP3 四個(gè)口都可以做輸出口，但其驅(qū)動(dòng)能力不同。P0 口的驅(qū)動(dòng)能力較大，當(dāng)其輸出高電平時(shí)，可提供400 m A的電流；當(dāng)其輸出低電平（）時(shí)，的灌電流，如低電平允許提高，灌電流會(huì)相應(yīng)加大。PPP3 口的每一位只能驅(qū)動(dòng)四個(gè)LSTTL，即可提供的電流只有P0 口的一半。所以，用低電平輸出可獲得比高電平輸出更大的驅(qū)動(dòng)能力。目前，一些MCS51 系列單片機(jī)的引腳驅(qū)動(dòng)能力有所提高，如89C2051，一些引腳可提供20mA 的灌入電流。但大多數(shù)場合，單片機(jī)I/O 口的驅(qū)動(dòng)能力是不夠的，必須通過各種驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)電路來提高驅(qū)動(dòng)能力。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200 原理及應(yīng)用 LMD18200 是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的H 橋組件。同一芯片上集成有CMOS 控制電路和DMOS 功率器件，利用它可以與主處理器、電機(jī)和增量型編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。LMD18200 廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、機(jī)器人和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。下面介紹 LMD18200 芯片的結(jié)構(gòu)、原理及其典型應(yīng)用。（1）主要性能峰值輸出電流高達(dá)6A，連續(xù)輸出電流達(dá)3A；工作電壓高達(dá)55V；Low RDS(ON) typically per switch；TTL/CMOS 兼容電平的輸入；無 “shootthrough” 電流；具有溫度報(bào)警和過熱與短路保護(hù)功能；芯片結(jié)溫達(dá)145℃，結(jié)溫達(dá)170℃時(shí)，芯片關(guān)斷；具有良好的抗干擾性。（2） 典型應(yīng)用l 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、步機(jī)電機(jī)l 伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)位置與轉(zhuǎn)速l 應(yīng)用于機(jī)器人控制系統(tǒng)l 應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)l 應(yīng)用于電腦打印機(jī)與繪圖儀（3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳說明LMD18200 外形結(jié)構(gòu)如圖1 所示，內(nèi)部電路框圖2 如圖所示。它有11 個(gè)引腳,采用TO220 和雙列直插式封裝。 各引腳的功能如下LMD18200 工作原理：內(nèi)部集成了四個(gè)DMOS 管，組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的H 型驅(qū)動(dòng)橋。通過充電泵電路為上橋臂的2 個(gè)開關(guān)管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個(gè)300kHz 左右的工作頻率?？稍谝_11 外接電容形成第二個(gè)充電泵電路，外接電容越大，向開關(guān)管柵極輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時(shí)間越短，工作頻率可以更高。引腳 10 接直流電機(jī)電樞，正轉(zhuǎn)時(shí)電流的方向應(yīng)該從引腳步到引腳10；反轉(zhuǎn)時(shí)電流的方向應(yīng)該從引腳10 到引腳2。電流檢測輸出引腳8 可以接一個(gè)對地電阻，通過電阻來輸出過流情況。內(nèi)部保護(hù)電路設(shè)置的過電流閾值為10A，當(dāng)超過該值時(shí)會(huì)自動(dòng)封鎖輸出，并周期性的自動(dòng)恢復(fù)輸出。如果過電流持續(xù)時(shí)間較長，過熱保護(hù)將關(guān)閉整個(gè)輸出。過熱信號還可通過引腳9 輸出，當(dāng)結(jié)溫達(dá)到145 度時(shí)引腳9 有輸出信號。 典型應(yīng)用LMD18200 典型應(yīng)用電路如圖3 所示。LMD18200 提供雙極性驅(qū)動(dòng)方式和單極性驅(qū)動(dòng)方式。雙極性驅(qū)動(dòng)是指在一個(gè)PWM 周期里，電動(dòng)機(jī)電樞