水箱施釉机器人的控制系统设计

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1、目录毕业设计说明书GRADUATEDESIGN设计题目：水箱施釉机器人的控制系统设计学生姓名：专业班级：学院：指导教师：１目录目　　录目　　录I摘　　要１Abstract2前言31MCX314主要功能和工作方式介绍41.1MCX314内部结构和主要功能特征41.2MCX314工作方式分析71.3五杆机械手实现直线差补的方法91.3.1位模式差补驱动的速度限制101.3.2位模式差补的终止101.3.3利用停止指令中断差补101.3.4利用硬件限制开关中断差补111.3.5向MCX314的寄存器中写入位模式数据111.3.6脉冲输

2、出类型选择121.3.7紧急停止132PIC单片机的应用142.1PIC单片机的特点和型号142.1.1PIC单片机的特点142.1.2PIC单片机的型号162.2PIC单片机的内部结构和作用162.2.1核心部件的名称和作用162.2.2PIC16F87XA的外围部件及其作用182.2.3/O端口192.2.4系统时钟212.2.5复位电路242.2.6监视定时器25１目录2.2.7PSP并行从动端口263机械结构的运动分析与尺度综合293.1运动学分析293.1.1位置逆解模型293.1.2正置逆解模型303.2尺度综合31

3、3.2.1工作空间与尺度参数关系313.2.2性能指标324步进电机的脉冲分配344.1角度关系由程序的实现344.1.1由程序生成的脉冲分配图354.1.2由脉冲分配图来得到脉冲分配序列355编写控制程序375.1硬件接线电路原理图（附CAD图纸）375.2编写程序375.2.1程序编写思路37结论75致谢76参考文献77１摘要摘　　要针对当前市场上的工业机器人控制系统由于器件本身指令执行速度慢、集成度低,无法提高其速度及精度且对于实现复杂的运动很困难的问题。提出了以基于PIC的单片机作为主控机以运动控制芯片MCX314为运动

4、控制核心的机器人控制系统设计方法，本设计说明书就是以此方法为指导，对卫生陶瓷水箱施釉机器人的控制系统进行了设计，内容主要包括：介绍了基于PIC单片机的主要硬件结构及主要功能和运动控制芯片MCX314的功能特点与原理，还介绍了PIC单片机与运动控制芯片MCX314的接口电路。详细分析介绍了五杆机械手控制系统的软件及硬件电路的设计过程，同时还有对机械结构的运动分析，如何由程序实现双自由度机械手的直线差补脉冲脉冲分配，从而实现机械运动的直线差补程序。关键词：MCX314；运动控制芯片；PIC单片机；机器人１Abstract全部设计资料

5、联系小企鹅：KeyWords：MCX314，motioncontrolchip，PICsingle-chipmicrocomputer，robot11附录前言当今的工业机器人正朝着高速度、高精度方向发展，而高速度、高精度要通过控制系统的运算能力来实现和保证。在传统的运动控制装置中一般采用微机或单片机作为下位机来实现位置控制，但外围电路连接复杂，计算速度慢，从而导致了控制精度不理想，随着工业技术的发展，对机电设备的运行控制提出了性新的要求，如在机器人控制系统中要求实现高速度和高精度的位置伺服或轨迹跟踪控制以获得控制系统的高精度和高

6、效率。MCX314是台湾生产的能够同时控制四个轴的可编程运动控制芯片，主要用于步进电机和伺服电机的控制。它以脉冲形式进行输出能实现对步进电机和伺服电机的高速而精确的位置控制、差补控制和速度控制等。同时在设计中以基于PIC单片机作为主控机就可实现更高速度和精度的控制以及更简单的外围电路接线，因为PIC单片机不仅采用哈佛体系结构，而且还采用了哈佛总线结构变于实现指令的单字节化、单周期化，从而有利于提高CPU执行指令的速度。本次设计相比于现在市场上居于主导地位的MCS-51系列单片机有着很大的优势，本次设计采用的单片机和运动控制芯片大

7、大简化了控制电路的搭接，尤其是在编写程序上更是大大简化了编程语句，节省了设计时间，减少了工作量。本次设计采用了基于PIC单片机和MCX314运动控制芯片设计而成的控制系统，本文对设计中遇到的功能和问题进行了详细的介绍。11附录1MCX314主要功能和工作方式介绍1.1MCX314内部结构和主要功能特征图1为MCX314As的功能框图。由相同功能的X,Y,Z和U轴的控制部分和插补计数部分组成。11附录主要功能如下:(1)进行独立的四轴驱动:一个芯片可以分别控制四个马达驱动轴的运动，并且四个轴的功能完全相同。(2)驱动速度控制:驱动

8、脉冲的输出速度可以从1PPS到4MPPS，每个驱动轴可以进行常速度驱动、直线加/减速驱动、S曲线加/减速驱动。加/减速驱动可以使用自动或手动两种操作方式。脉冲输出的频率精确度小于10.1%(在CLK为16MHz时)，驱动脉冲的输出速度可以在驱动过程中自由改变。(