精密工作台控制系统设计

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1、精密工作台控制系统设计姓名:学号:专业:学院:精密工作台控制系统设计一.实验目的及实验内容掌握精密仪器控制系统的设计方法，利用单片机软、便件系统通过三相或四相步进电动机实现精密工作台位移、速度(满足电机的加、减速特性)、方向、定位的控制。二、实验设备精密工作台(丝杠螺母副导程4mm)、步进电动机(57BYGH210)、单片机开发系统、电机驱动电路、显示控制电路等。步进电机57BYGH210的参数如下所示：型号和数电压电流电阻电感静转矩定位转矩重量单位VAQmHN.mKg.cmKg57BYGH21044.81

2、.53.240.80.70.65三、实验要求系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：5=0.01mm/脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度二±0.01mm；空载启动时间=25mso四、实验原理(1)主要元器件介绍单片机：MSP430F149MSP430是徳州公司新开发的一类具有16位总线的带FLASH的单片机，由于其性价比和集成度高，它采用16位的总线,外设和内存统一编址，寻址范围可达64K,述可以外扩展存储器.具有统一的中断管理，具有丰富的片上外围模块，片

3、内有精密硕件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟，支持8M的时钟.由于为FLASH型,则可以在线对单片机进行调试和下载，且JTAG口直接和FET(FLASHEMULATIONTOOL)的相连，不须另外的仿真工具，方便实用，而且，可以在超低功耗模式下工作，对环境和人体的辐射小，测量结果为100mw左右的功耗(电流为14mA左右)，可靠性能好，加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境，适合与做手

4、柄之类的自动控制的设备.我们相信MSP430单片机将会在工程技术应用中得以广泛应用，而且，它是通向DSP系列的桥梁，随着自动控制的高速化和低功耗化，液晶屏：LCD16025V供电，对比度可调，有80字节显示数据存储器DDRAM,可显示26个英文字母和10个阿拉伯数字。驱动芯片：L298是一种双全桥步进电机专用驱动芯片，内部包含四信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机驱动内含两个H・桥的高电压，大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑信号，可驱动46V,2A以下的步进电机。四个输入端可控制电机的正反转，四

5、个输出端直接和步进电机相连，ENABLE控制电机的停转。光耦隔离芯片：TLP521-4是可控制的光耦合器件，光电耦合器件广泛运用在电脑终端机，可控硅系统设置，测量仪器、影印机、自动售票、家用电器，比如电风扇、加热器等。电路Z间的信号输出，使Z前端与负载完全隔离，冃的在于安全性，减小电压的干扰，减化电路的设计。(1)电路设计框图如下:(2)原理分析：通过对MSP430F149单片机编程，实现按键控制和LCD1602液晶显示。由于MSP430F149的I/O的电压是3.3V,不符合L298驱动芯片的输入电压要求

6、，固通过光耦隔离芯片TLP521-4,将I/O的3.3V电压提升至5V,然后接进L298来控制电机的加减速和正反转以及精确定位等目的。五、电路原理图(1)MCU(MSP430F149)电路图如下:r(一15177?・L--RLKZE.XMMz6—ATE广D3±6D245Di-uDO43加41403938373635343?r?r?訂；?*-MCLK丸UCLK1??.?SOME?5.1SIMO：?5.CSTE："TBCLK»6TB6PTTB5TB4TB5P-.2TB2?4.1TB1?4.CTBC二J・二2E、

7、r-Nm.x_(一・一>x一・LIVMNikHNcwrp一一<、一•・一7<盪3'仝交一•二寻??二条owzt(w>.(>、・<、NXw・x_s■JV・<-A為OVEf-ov:WZZNm二■一d¥)<>&一』、・_・>•c1cr_A・一?6.：A-：?6.5A5Vrif-ViRt：.七TACLK?6.6A6F6.・A"XIXXOVTTCLKDV-P6.5C8GND<1~

8、

9、O.luF（2）按键控制电路:控制键盘（3）液晶显不电路:一CM寸二龙r.,L、LCD!GXD

10、-G：＜DKK———

11、KKZ7GSD32Res：IKICC液晶显示（4）电机驱动屯路：N4USD2•、C2；22td.=2L_b3旻一xz>(一N37N-w--N一x>z・_・=c-•_・=()VJT/—•NTitleA4NumbeiRevisionu?73521-^TLP521-4GXD总电路图如下所示:3-迂二px2s_六.软件流程图:开始关闭看门狗初始化系统时钟初始化LCD1602Y初始化按键扫描初始化定时器A开总中断按键扫描处