【正文】 即14針接口和20針接口。接口電路圖如圖46所示：圖46 JTAG接口電路 LCD觸摸屏模塊為了操作上的方便,人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時,首先用手指或其它物體觸摸觸摸屏,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測用戶觸摸位置,接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息,并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo),再送給CPU,它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),觸摸屏一般分為四種,電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。電阻式非常配合的電阻薄膜屏,這是一種多層的復(fù)合薄膜,它以一層玻璃或硬塑觸摸屏是利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。四線電阻式觸摸屏的特點(diǎn)：高解析度,高速傳輸反應(yīng)；表面硬度處理,減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理；具有光面及霧面處理；一次校正,穩(wěn)定性高,永不漂移【20】。 工業(yè)環(huán)境中的干擾一般是以脈沖形式進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng),渠道主要有三條:(1)空間干擾(場干擾),電磁信號通過空間輻射進(jìn)入系統(tǒng)；(2)過程通道干擾,干擾通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進(jìn)入；(3)供電系統(tǒng)干擾,電磁信號通過供電線路進(jìn)入系統(tǒng)。在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來進(jìn)行信息傳輸是很有好處的,它將微機(jī)系統(tǒng)與各種傳感器、開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔離開來,很大一部分干擾將被阻擋。在輸入輸出通道上應(yīng)采用一過壓保護(hù)電路,以防引入高電壓,傷害微機(jī)系統(tǒng)。過壓保護(hù)電路由限流電阻和穩(wěn)壓管組成,限流電阻選擇要適宜,太大會引起信號衰減,太小起不到保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。穩(wěn)壓管的選擇也要適宜,其穩(wěn)壓值以略高于最高傳送信號電壓為宜,太低將對有效信號起限幅效果,使信號失真。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路即采用過壓保護(hù)電路。微機(jī)系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來源,電源采用隔離變壓器接入電網(wǎng),可以防止電網(wǎng)的干擾侵入微機(jī)系統(tǒng)。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級和次級之間加了一層屏蔽層,并將它和鐵芯一起接地。本系統(tǒng)既有模擬電路又有數(shù)字電路,因此數(shù)字地與模擬地要分開,最后只在一點(diǎn)相連,如果兩者不分,則會互相干擾。第5章 自動送料運(yùn)動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計當(dāng)采用上、下位機(jī)設(shè)計時,上位機(jī)采用工控機(jī),。在本控制系統(tǒng)中,下位機(jī)運(yùn)行的平臺是本實驗室自主研發(fā)的基于ARM9的運(yùn)動控制器,采用C語言和匯編混合編程的方法,借助模塊化設(shè)計方法,完成下位機(jī)系統(tǒng)的功能設(shè)計。其中路徑規(guī)劃功能,即插補(bǔ)和加減速控制模塊是評判一個運(yùn)動控制器性能的主要依據(jù),其控制算法的好壞直接影響到運(yùn)動控制器的性能好壞,是本系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。當(dāng)采用上、下位機(jī)設(shè)計時,上位機(jī)采用工控機(jī),。在本控制系統(tǒng)中,下位機(jī)運(yùn)行的平臺是本實驗室自主研發(fā)的基于ARM9的運(yùn)動控制器,采用C語言和匯編混合編程的方法,借助模塊化設(shè)計方法,完成下位機(jī)系統(tǒng)的功能設(shè)計。其中路徑規(guī)劃功能,即插補(bǔ)和加減速控制模塊是評判一個運(yùn)動控制器性能的主要依據(jù),其控制算法的好壞直接影響到運(yùn)動控制器的性能好壞,是本系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。 ARM軟件開發(fā)流程及開發(fā)工具介紹本運(yùn)動控制器軟件開發(fā)的任務(wù)就是編程實現(xiàn)ARM9的運(yùn)動控制算法和通訊等功能模塊。本運(yùn)動控制器的應(yīng)用程序大部分內(nèi)容用C語言來開發(fā),少量采用匯編語言來開發(fā)。這是因為在一些實時性要求較高或是需要對ARM9的底層資源進(jìn)行操作的場合,用C語言編寫相應(yīng)的代碼會導(dǎo)致系統(tǒng)控制不準(zhǔn)確,甚至某些操作功能用C語言根本無法實現(xiàn)(如對OVM、CNF等位的操作),這時就需要在C語言中嵌入?yún)R編語言,采用C語言和匯編語言混和編程的方式【21】。ARM軟件開發(fā)流程如下圖51所示： 圖51 ARM軟件開發(fā)流程圖軟件開發(fā)主要包括源程序編輯、匯編、鏈接、仿真及編程寫入等幾個步驟【26】。源程序可采用C語言(必須有C編譯器)和ARM9匯編語言編寫。在一個軟件項目的開發(fā)過程中,工程鏈接命令文件(.CMD)也是必不可少的源文件,其主要目的是為ARM9程序分配存儲空間。編寫好的源文件經(jīng)匯編器匯編成目標(biāo)文件(.OBJ),再由鏈接器將目標(biāo)文件和工程命令文件鏈接得到可執(zhí)行文件(.OUT),之后就可以通過仿真器對ARM9目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬,或者通過仿真器或者專用編程器把程序?qū)懭隖LASH或者片外存儲器中。本運(yùn)動控制器選用的是以ARM9為內(nèi)核的微處理器,其主頻高、指令執(zhí)行速度快,能輸出較高的脈沖頻率,并采用加減速控制方法控制伺服電機(jī)能平穩(wěn)高速的運(yùn)行,因此非常適合用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中代替原來基于PC機(jī)的數(shù)控機(jī)床,降低成本。運(yùn)動控制的控制對象在啟動和停止階段會分別出現(xiàn)加速和減速的過渡過程。這既是伺服電機(jī)對速度指令的時域響應(yīng)而產(chǎn)生的自然現(xiàn)象,又是為保證進(jìn)給運(yùn)動的平穩(wěn)而經(jīng)人為順勢設(shè)計的。為了保證伺服系統(tǒng)運(yùn)動平穩(wěn)性,要避免沖擊和振蕩,做到啟動時不失步、停止時不超程,就必須對過渡過程進(jìn)行專門而有效的加減速控制,使加減速過程按照所采用的控制算法進(jìn)行。加減速控制算法的目標(biāo)是建立加減速過程中速度相對于時間的函數(shù)關(guān)系式f(t)。它應(yīng)滿足以下幾個約束條件：(l)加速過程的加速度應(yīng)在小于由伺服電機(jī)驅(qū)動力矩所限定的啟動加速度的前提下盡量地大。以保證啟動時不失步,又有較快的響應(yīng)速度。(2)減速過程的速度變化率應(yīng)在到位前緩減至零,以保證停止時不超程。(3)在加減速過程結(jié)束時,應(yīng)使實際位置與指令位置一致,以保證位置精度。由于直線加減速啟動和加減速結(jié)束時存在加速度突變,容易產(chǎn)生沖擊,不適合用于高檔的數(shù)控系統(tǒng)。因此本系統(tǒng)在曲線插補(bǔ)的加減速控制中,采用插補(bǔ)前加減速控制方法,通過對啟動階段即高速階段的加速度衰減,來保證電機(jī)性能的充分發(fā)揮和減小啟動沖擊,實現(xiàn)了S形加減速控制算法【22】。S曲線加減速方法是指在加減速時,加速度的導(dǎo)數(shù)J為常數(shù)的加減速過程。通過控制加速度導(dǎo)數(shù)來避免加速度突變,減小加工過程中由于加速度突變引起的機(jī)械系統(tǒng)振動。S曲線加減速分為5段：加加速段、減加速段、勻速段、加減速段、減減速段。S曲線加減速中加速度相對加速度導(dǎo)數(shù)的變化規(guī)律相當(dāng)于直線加減速中速度相對加速度的變化規(guī)律,可以理解為S曲線加減速中“嵌套”了兩個直線加減速。本系統(tǒng)無線通訊采用SRWF106型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊完成,無線通訊模塊主要用來接收數(shù)控沖床主控部分發(fā)出的命令,將命令傳給伺服控制系統(tǒng)。流程圖如53所示：圖52 通訊模塊流程圖第6章 結(jié)論及進(jìn)一步研究的建議本文嘗試開發(fā)以ARM9微控制器為控制核心的數(shù)控沖床嵌入式自動送料運(yùn)動控制系統(tǒng),通過以進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制完成預(yù)定位置的送料任務(wù),主要完成了以下幾個方面的工作：1．通過犯位ARM9芯核開發(fā)的自動送料控制系統(tǒng),為普通沖床的數(shù)控改造或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控沖床向高檔數(shù)控轉(zhuǎn)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支持；2．采用三次樣條插補(bǔ)、加減速控制算法,能夠控制伺服電機(jī)平穩(wěn)、高速運(yùn)行,提高沖床加工精度和加工效率；3．通過改變輸入?yún)?shù),可隨意改變板料尺寸!加工件的形狀以及隨意選擇加工速度,易于控制，整機(jī)帶有安全監(jiān)控,系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠。本文設(shè)計的嵌入式送料系統(tǒng)是一種實用性強(qiáng),可靠性高,操作簡單和應(yīng)用廣泛的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有良好的性價比,市場應(yīng)用前景廣闊。但是由于搭建整個送料系統(tǒng)所涉及到的知識面很廣,而作者的水平有限并且時間倉促,還存在以下幾個主要問題：(l)硬件方面,本文只對自動送料系統(tǒng)的運(yùn)動控制硬件進(jìn)行了設(shè)計,其他方面的功能設(shè)計沒有進(jìn)行。軟件方面,重點(diǎn)實現(xiàn)在了插補(bǔ)運(yùn)動算法和速度控制程序的實現(xiàn),軟件功能還有待改進(jìn),代碼也需要更進(jìn)一步的優(yōu)化。系統(tǒng)還需進(jìn)行多次實驗改進(jìn),總結(jié)經(jīng)驗。(2)在電機(jī)控制方法的選擇上,可以選擇更先進(jìn)的智能控制方法,從而更進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制精度。參考文獻(xiàn)[1] 南雷英,戚春曉,與制造技術(shù),2006年第2期,1821.[2] ,57.[3] 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