【正文】 驅(qū)動(dòng)電路 運(yùn)動(dòng)控制和脈沖分配 功率放大 ? 步進(jìn)電機(jī)控制接口 －例如：采用 8255芯片控制 x, y軸步進(jìn)電機(jī)。 輸出：各相繞組的驅(qū)動(dòng)脈沖。 優(yōu)點(diǎn)：達(dá)到更高分辨率，減小振動(dòng)和噪聲 微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 第七講 步進(jìn)電機(jī)控制接口及輸出字表 ?步進(jìn)電機(jī)常規(guī)控制電路 ? ? 脈沖分配器：把脈沖串按一定規(guī)律分配給脈沖放大器的各相輸入端，又稱環(huán)形分配器。 －三相步進(jìn)電機(jī)可工作于三相三拍（單三拍）、雙相三拍（雙三拍）、三相六拍工作方式。 齒距角 θz=360/Z 步 距角 θ＝ 360/(NZ) ：步進(jìn)電機(jī)每拍步進(jìn)的角度。如：三拍表示一個(gè)周期共有 3種通電狀態(tài)，六拍表示一個(gè)周期有 6種通電狀態(tài)，每個(gè)周期步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距。齒數(shù)為 4，齒距角為 90度，即1個(gè)齒距轉(zhuǎn)動(dòng)了 90度。 解：進(jìn)給總步數(shù) Nxy ＝ |40|+|40|=8 步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù) ?步進(jìn)電機(jī)：是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的機(jī)電式數(shù)摸（ D/A）轉(zhuǎn)換器。 ZF：進(jìn)給方向， 4代表在 +x、 –x、 +y、 y方向進(jìn)給。 插補(bǔ)計(jì)算步驟 偏差判別 坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計(jì)算 坐標(biāo)計(jì)算 終點(diǎn)判斷 直線插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用終點(diǎn)坐標(biāo) xe， ye 圓弧插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用前一點(diǎn)坐標(biāo) xm， ym ?四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ) 第一象限順圓弧的插補(bǔ)計(jì)算 當(dāng) Fm=0，向 +y方向進(jìn)給一步， Fm+1= Fm –2ym +1 當(dāng) Fm0，向 +x方向進(jìn)給一步， Fm+1= Fm +2xm +1 －四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ) 記憶： 2象限： 1象限以 y軸鏡象 4象限： 1象限以 x軸鏡象 3象限： 1象限旋轉(zhuǎn) 180度 －圓弧插補(bǔ)計(jì)算工時(shí)和進(jìn)給方向 注意：表中坐標(biāo)值為不帶符號(hào)的數(shù)，如第四象限中的點(diǎn)（ 4,3) 應(yīng)用 xm=4, ym =3查表計(jì)算。按上述步驟循環(huán)到達(dá)終點(diǎn)后結(jié)束。 ? 流程圖 例 ：加工第 1象限直線 OA，起點(diǎn)為 O（ 0， 0），終點(diǎn)為 A (6， 4)，試進(jìn)行插補(bǔ)并作走步軌跡圖。 方法 2：設(shè)置一個(gè)終點(diǎn)計(jì)數(shù)器 Nxy , x 或 y 軸每進(jìn)給一步則 Nxy –1，當(dāng) Nxy 為 0，則認(rèn)為達(dá)到終點(diǎn)。 ( xm+1， ym+1) = ( xm+1, ym ) Fm+1= ym+1xexm+1ye= ymxe(xm+1)ye = ymxexmye ye= Fm – ye （ 2）設(shè)加工點(diǎn)在 m點(diǎn)，若 Fm 0，這時(shí)沿 +y軸方向走一步至 m＋ 1點(diǎn)。 進(jìn)給方向確定： 當(dāng) Fm = 0時(shí)，沿 +x軸方向走一步； 當(dāng) Fm 0時(shí) ， 沿 +y方向走一步； 當(dāng)目前坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相等，停止插補(bǔ)。 （多軸切削） ? 三種方式比較 點(diǎn)位控制：驅(qū)動(dòng)電路簡單，無需插補(bǔ) 直線切削控制：驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，無需插補(bǔ) 輪廓切削控制：驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，需插補(bǔ) 開環(huán)數(shù)字程序控制 ? 閉環(huán)方式 執(zhí)行機(jī)構(gòu)多采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件 ? ? ? ? 反饋測(cè)量元件采用光電編碼器、光柵、感應(yīng)同步器等 ? 開環(huán)方式 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理 ? 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)， 就是 刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較一次，決定下一步的進(jìn)給方向： 用階梯折線逼近曲線。 （單軸切削） ? 輪廓的切削控制 控制刀具沿工件輪廓曲線運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中將工件加工成某一形狀。 ? 點(diǎn)位控制 只要求控制刀具行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，即工件加工點(diǎn)準(zhǔn)確定位，對(duì)刀具的移動(dòng)路徑、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向不作規(guī)定，且在移動(dòng)過程中不做任何加工，只是在準(zhǔn)確到達(dá)指定位置后才開始加工。 －插補(bǔ)： 直線插補(bǔ) (在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似直線來逼近 ) 二次曲線插補(bǔ)－圓弧、拋物線、雙曲線 (在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似曲線來逼近 ) 3. 折線逼近： 根據(jù)插補(bǔ)計(jì)算出的中間點(diǎn)、產(chǎn)生脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng) x、 y方向上的步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)繪圖筆、刀具等，從而繪出圖形或加工所要求的輪廓。 2. 插補(bǔ)計(jì)算： －插補(bǔ)計(jì)算： 給定曲線基點(diǎn)坐標(biāo)，求得曲線中間值的數(shù)值計(jì)算方法。 ?計(jì)算機(jī)數(shù)控 CNC(Computer Numerical Control) ? ?步驟： 1. 曲線分段： －圖中曲線分為三段，分別為 ab、 bc、 cd， a、b、 c、 d四點(diǎn)坐標(biāo)送計(jì)算機(jī)。 Y1有效 MOV AL,0F0H； 低 4位數(shù)據(jù) OUT DX,AL MOV DX,302H； Y2有效 OUT DX,AL； 進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換 HLT 微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 第五講 第 3章 數(shù)字程序控制技術(shù) ?所謂 數(shù)字程序控制， 就是 計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)床）按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制。 －程序 MOV DX,300H。 DAC寄存器： Y2有效 XFER 低電平 當(dāng) IOW 有效 輸入寄存器數(shù)據(jù) 傳送到 DAC寄存器，并開始 D/A轉(zhuǎn)換。 －工作過程： 1. 鎖存高 8位數(shù)據(jù)： Y0有效 BYTE1/BYTE2 高 電平 當(dāng) IOW 有效 D0D7 鎖入 8位輸入寄存器， D4D7 鎖入 4位輸入寄存器。 ?DAC1210與 XT總線接口 －譯碼器對(duì)端口 300H， 301H， 302H分別產(chǎn)生 Y0， Y1 ， Y2用于 DAC的控制。 －程序，端口地址 300H。 －用反相放大器把輸出電流轉(zhuǎn)換為負(fù)極性電壓 －工作過程： 1. 端口地址 +IOW有效 CS有效 LE1高電平 輸入寄存器直通 輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換。 ?12位 D/A轉(zhuǎn)換器 DAC1210 － 12位電流輸出型 D/A轉(zhuǎn)換器 －內(nèi)部具有兩個(gè)鎖存器：輸入鎖存器和DAC鎖存器，分別由 LE控制。 － Rfb反饋電阻端， VREF參考電壓。 D/A轉(zhuǎn)換器 ?8位 D/A轉(zhuǎn)換器 ADC0832 － 8位電流輸出型 D/A轉(zhuǎn)換器 －內(nèi)部具有兩個(gè)鎖存器：輸入鎖存器和 DAC鎖 存器，分別由 LE1， LE2控制。 －乘算型，在基準(zhǔn)電壓輸入上加交變信號(hào)，能輸出數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果，完成乘法運(yùn)算。 常見 D/A轉(zhuǎn)換器類型： －電流輸出型，通常要轉(zhuǎn)為電壓，速度因外接放大器有滯后。 1/2LSB的所需時(shí)間。 CE=0， CS, R/C, INH=1, 芯片復(fù)位 MOV DX,2C2H OUT DX,AL RET AD574A ENDP D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) －分辨率： D/A轉(zhuǎn)換器輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) INC BL 。 讀 A口高 4位 IN AL,DX AND AL,0FH MOV AH,AL ；高 4位存在 AH INC DX。 OUT DX,AL OR AL,01000000B。 A口地址 PULLING IN AL,DX ； 測(cè)試 STS，看轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 TEST AL,80H JNZ PULLING ；轉(zhuǎn)換期間 STS＝ 1， LF398保持 MOV AL,BL； OR AL,00010000B。 C口地址 MOV AL,BL OUT DX,AL。 獲取時(shí)間： CH為 , 時(shí)間為 25us 模擬量輸入通道設(shè)計(jì) 器件： AD547A, LF398, CD4051,8255A 指標(biāo) － 8通道模擬量輸入 － 12位 A/D轉(zhuǎn)換（ 25us)，量程 0～ 10V －查詢應(yīng)答方式 電路邏輯： －通道選擇 PC0PC2, 通道禁止 PC3 － LF398采樣和保持 ADC547的 STS+反相器 － AD547A的 R/C, CS, CE PC4PC6 －轉(zhuǎn)換狀態(tài)檢測(cè) STSPA7 －數(shù)據(jù)輸入：高 4位 PA0PA3，低 8位 B口 AD574A PROC NEAR CLD LEA DI,BUF MOV BL,00000000B。 －采樣保持器：把 t=KT時(shí)刻的采樣值保持到 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。 －孔徑誤差：采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差。 q=(ymaxymin)/(2n1) 量化誤差： 177。 量化過程：模擬信號(hào)－ 數(shù)字信號(hào)。 香農(nóng)采樣定量：若信號(hào)的最高頻率為fmax，只要采樣頻率 f ≥ 2 fmax，采樣信號(hào)就能唯一復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。 ? 舉例： CD4051－ 8通道開關(guān) ? INH 禁止輸入 采樣、量化及常用的采樣保持器 ? 信號(hào)的采樣 －采樣過程：以周期時(shí)間間隔 T，把時(shí)間與幅值連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B串脈沖輸出信號(hào)。 模擬量輸入通道結(jié)構(gòu) I/V變換 ?電流輸出 儀表 DDZⅡ ： 0～ 10mA 儀表 DDZⅢ,DDZ S： 4～ 20mA ?無源 I/V變換（利用無源器件完成） ? 0～ 10mA:R1 100Ω R2 500Ω 0～ 5V輸出 4～ 20mA:R1 100Ω R2 250Ω 1～ 5V輸出 ?有源 I/V變換（利用有源器件完成） 0～ 10mA:R1 200Ω R3 100kΩ R4 150kΩ 0～ 5V輸出 4～ 20mA:R1 200Ω R3 100kΩ 同相放大器倍數(shù) A=1+R4/R3 R4 25kΩ 1～ 5V輸出 多路轉(zhuǎn)換器 ? 多路開關(guān)－理想工作狀態(tài)：開路電阻無窮大，導(dǎo)通電阻為 0。 結(jié)束讀出操作 第二章 輸入輸出接口與過程通道（ 2） 模擬量輸入通道 ?模擬量輸入通道－把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)中。 讀高 4位 DB11DB8。 STS=1 則等待 ，檢測(cè)下降沿（轉(zhuǎn)換結(jié)束） MOV AL,01H；令 CS＝ 0,R/C＝ 1, 準(zhǔn)備讀 OUT DX,AL NOP MOV AL,05H。 令 CS,R/C為低電平 MOV AL,00H OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,04H； 令 CE=1, 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,03H；令 CE=0， CS, R/C＝ 1，啟動(dòng)完畢 OUT DX,AL POLLING: IN AL,DX。 PC0PC2 － R/C， CS， CE PC7 － STS，檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束 8255A系統(tǒng)地址 2C0H~2C3H。 RET ADC0809 ENDP AD574與 8255A接口 AD574的 12/8接＋ 5V， A0接地，工