【正文】 P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻抗輸入。其外形及引腳排列如圖所示：圖 35 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓GND：接地。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。提供了用單片電路來調(diào)理線性可變差動變壓器信號的完整解決方案，只需附加極少量的無源元件可實現(xiàn)位置的機械變量到直流電壓的轉(zhuǎn)換。在位置自動測控系統(tǒng)中，通常采用微機或來處理位移信號并進行控制,這就要設(shè)計與傳感器配套的信號變送電路，將電感式位移傳感器輸出的交變信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c位移成正比的直流信號,經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入微機中。圖32 電感傳感器信號采集電路如圖32所示，與為與傳感器并聯(lián)的兩個電阻，另兩相鄰臂為變壓器二次繞組，耦合電壓各為u/ (31) 當==Z，處于平衡狀態(tài)時，輸出電壓=0。實際應(yīng)用中調(diào)頻和調(diào)相電路較少，主要用調(diào)幅電路。 電磁鐵驅(qū)動的理論分析 圖 21 電磁鐵原理圖電磁鐵的引力公式為[6] （21） 式中B為電磁場磁通密度 為導(dǎo)磁率 S為磁極截面面積電磁鐵引力： 線圈電流與磁通密度關(guān)系為 （22） N為線圈的匝數(shù) 為磁路長度磁性材料導(dǎo)磁率空氣導(dǎo)磁率為空氣隙長度為電流強度由于則 （23） （24） （25）改變電流后空氣隙長度發(fā)生變化，銜鐵發(fā)生移動從而實現(xiàn)了微位移運動 電感傳感器理論分析銜鐵 圖23 電感傳感器 如圖所示的自感傳感器，當銜鐵產(chǎn)生位移時，氣隙厚度發(fā)生變化導(dǎo)致電感L發(fā)生變化[7]。這樣就可以把電磁驅(qū)動鐵芯的實際位移測量出來，將所要得到的位移與實際需要量進行比較后送 PID控制部分根據(jù)得到的電壓信號來判斷實際位移量是否符合預(yù)想值并進行調(diào)節(jié)，精度為1微米。電感值的變化會在信號處理電路上用輸出電壓表現(xiàn)出來。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計電磁驅(qū)動電路整流濾波AD轉(zhuǎn)換單片機控制電路LED顯示期待輸出量 圖 21 系統(tǒng)總體方案圖系統(tǒng)總體方案如圖21所示，電磁鐵通電使鐵芯磁化，吸引運動機構(gòu)移動。設(shè)計電磁式微驅(qū)動器控制的軟硬件方法。設(shè)計一維電磁式微驅(qū)動器，并進行理論解析分析。完成一維電磁式微驅(qū)動器的機構(gòu)設(shè)計與分析，完成電感式傳感器的信號處理電路設(shè)計和PID控制方法的設(shè)計，以及單片機接口與顯示電路的設(shè)計等，包括相關(guān)機構(gòu)、電子電路、軟件程序等部分的詳細設(shè)計，并繪制出相應(yīng)的方案圖、原理圖、電路圖、流程圖等。主要任務(wù)與目標：采用電磁驅(qū)動、電感傳感器和PID控制方法，設(shè)計一套一維電磁式微驅(qū)動器的測量與控制系統(tǒng)，該驅(qū)動器的運動范圍是5mm、分辨率是1181。 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)此次課題為電磁驅(qū)動式微運動測量與控制系統(tǒng)設(shè)計，即利用電磁驅(qū)動器來驅(qū)動鐵芯運動，測量出其運動位移并控制鐵芯的運動精度。 電磁驅(qū)動研究意義電磁微驅(qū)動技術(shù)是21世紀最重要的科學(xué)技術(shù)之一，由于微驅(qū)動技術(shù)研究微觀尺度的物體和現(xiàn)象，因此微驅(qū)動技術(shù)也主要指微米和納米尺度和精度的測量技術(shù)。因此，為獲得高性能的電磁力控制系統(tǒng)，必須從電磁力的電壓方程出發(fā)建立更能準確體現(xiàn)微動臺電磁特性的數(shù)學(xué)模型，以設(shè)計電磁微動臺的控制系統(tǒng)。 電磁式微動臺除了本身結(jié)構(gòu)之外，其定位精度和響應(yīng)速度，主要是靠控制系統(tǒng)來完成的。微動臺的結(jié)構(gòu)是電磁驅(qū)動單元和位置檢測單元安裝的主體，是微動臺穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。盡管 目前學(xué)者已經(jīng)對磁場分析、電磁力計算等重要問題進行了相關(guān)研究， 但是還未形成一套完整的電磁微動臺磁場分析 和設(shè)計的理論。三維電磁微驅(qū)動裝置：與二維機構(gòu)的工作原理類似，其多自由度的運動是靠多個驅(qū)動單元共同作用完成，該機構(gòu)在半導(dǎo)體加工、顯微鏡掃描、微裝配和快速成型等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用[3]。二維電磁微驅(qū)動裝置：主要是靠電磁驅(qū)動單元的組合驅(qū)動，平面支撐主要靠氣浮或磁浮實現(xiàn)。 電磁驅(qū)動微工作臺分類目前電磁驅(qū)動工作臺按其工作維數(shù)可以分為如下：一維電磁微驅(qū)動裝置：當中目前主要是利用基于洛侖茲力的音圈電機作為微動驅(qū)動器。另外，電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做，而不能用鋼制做。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。由于磁力的非接觸性，可以達到很高的精度。浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)電磁驅(qū)動微運動的測量與控制方法畢業(yè)設(shè)計目 錄摘 要Abstrcat第1章 緒論 1 電磁驅(qū)動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 電磁驅(qū)動定義 1 電磁驅(qū)動微工作臺分類 1 電磁驅(qū)動研究趨勢 3 電磁驅(qū)動研究意義 3 畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 4第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 5 電磁鐵驅(qū)動的理論分析 6 電感傳感器理論分析 7第3章 系統(tǒng)具體設(shè)計方案 8 電感傳感器信號采集電路設(shè)計 8 9 51單片機技術(shù) 11 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 13 AD7705的引腳排列 15 16 微機與單片機通信電路設(shè)計 17 LED顯示電路設(shè)計 19 PID控制電路設(shè)計 23 24第4章 總結(jié)與展望 26 26 展望 26參考文獻 27致 謝 28附錄一 29附錄二 30附錄三 32第1章 緒論 電磁驅(qū)動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 電磁驅(qū)動定義電磁驅(qū)動式微動臺是靠電磁力直接驅(qū)動的，通過控制線圈中電流的大小來控制電磁力的大小，從而帶動工作臺產(chǎn)生相應(yīng)的精密微位移。由于電磁微動臺是電磁驅(qū)動單元和并聯(lián)機構(gòu)相融合的產(chǎn)物，通過控制電磁驅(qū)動元件，可實現(xiàn)微動臺的精密運動。當在通電螺線管內(nèi)部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。為了使電磁鐵的磁性更強，通常將鐵芯制成蹄形。如果繞向相同，兩線圈對鐵芯的磁化作用將相互抵消，使鐵芯不顯磁性。否則鋼一旦被磁化后，將長期保持磁性而不能退磁，則其磁性的強弱就不能用電流的大小來控制，而失去電磁鐵應(yīng)有的優(yōu)點。音圈電機的行程為毫米級，閉環(huán)控制精度可以達到納米級，非常適于小行程超精密運動驅(qū)動。類似于平面電機，但與平面電機有著本質(zhì)的不同之處是，不存在明顯的齒槽效應(yīng)，該類型機構(gòu)主要應(yīng)用于芯片光刻機、 光纖對接裝置和精密光學(xué)儀器中。 電磁驅(qū)動研究趨勢由于電磁驅(qū)動臺的驅(qū)動是以磁場為介質(zhì)的，因此磁場的分析和設(shè)計是電磁微動臺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。特別是對邊端效應(yīng)、局部飽和 、推力波動等影響定位性能的重要因素，以及如何實現(xiàn)長行程、大推力和高響應(yīng)等問題都值得深入研究?，F(xiàn)有的電磁微動臺在 設(shè)計上雖然也以質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好和便于控制等為設(shè)計準則， 但在如何保證質(zhì)心驅(qū)動、散熱和減少磁力耦合等方面考慮不夠，因此鑒于上述方面設(shè)計更加合理和 新穎的結(jié)構(gòu)是提高工作臺性能的重要途徑之一?，F(xiàn)今的電磁力的控制系統(tǒng)大多基于電流控制模式，在這種控制模式