基于at89c51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種基于單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)。屬于機(jī)電一體化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 備料機(jī)械手系統(tǒng)是機(jī)電一體化自動(dòng)裝配教學(xué)生產(chǎn)線的一個(gè)單元。該機(jī)械手的功能 是：將放在工件平臺(tái)上的工件主體搬運(yùn)到下料單元的料斗中，運(yùn)動(dòng)包括：機(jī)械手臂的上下 (用上下動(dòng)作的雙作用氣缸）；工件的吸放(氣缸桿頂端裝有電磁鐵）；機(jī)械手回轉(zhuǎn)90° (直 流電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)）；機(jī)械手臂的抬起和降落(直流電機(jī) 經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后驅(qū)動(dòng)齒條和齒輪機(jī)構(gòu)經(jīng)杠桿機(jī)構(gòu)抬起工件）；工件的前進(jìn)和后退(右移和左移 也是直流電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后經(jīng)過(guò)齒輪齒條使整個(gè)機(jī)械手移動(dòng))，該系統(tǒng)的控制使用西門(mén)子 S7-200PLC驅(qū)動(dòng)六個(gè)繼電器(實(shí)現(xiàn)三個(gè)直流電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制），驅(qū)動(dòng)電磁閥控制雙作用 氣缸和直流電磁鐵實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)的控制，位置的檢測(cè)用到了微動(dòng)開(kāi)關(guān)、舌黃繼電器、光電檢 測(cè)開(kāi)關(guān)。該單元的控制臺(tái)可以進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)、急停等功能控制。該系統(tǒng)通過(guò)PLC完成控制， 可靠性很高，但是由于整個(gè)控制過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間比較短，不便于學(xué)生的觀察、研究。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下，備料機(jī)械手系統(tǒng)工作過(guò)程時(shí)間短、 不便于觀察和研究的情況，開(kāi)發(fā)基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，通過(guò)按鈕控 制，實(shí)現(xiàn)備料機(jī)械手的單步、間歇運(yùn)行，滿足實(shí)驗(yàn)及觀察要求。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是根據(jù)備料機(jī)械手單元的PLC-I/0接口 與AT89C51控制系統(tǒng)的輸入輸出映像關(guān)系表(見(jiàn)表1)以及備料機(jī)械手單元與AT89C51控 制系統(tǒng)的電氣接口關(guān)系（備料機(jī)械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關(guān)系圖如圖1所 示)。設(shè)計(jì)出AT89C51控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及完成AT89C51控制程序，實(shí)現(xiàn)其控制過(guò)程。
[0005] 本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理是由I/O接口表(見(jiàn)表1)可知：備料機(jī)械手的輸入11點(diǎn)， 輸出9點(diǎn)；系統(tǒng)擴(kuò)展一片8255,定義PA、PB口為輸入，PC為輸出，并利用了P1.0作為輸 出接口作為輸出指示燈，考慮上位機(jī)控制的需要，設(shè)計(jì)了由MAX232組成的串行通訊電路， AT89C51內(nèi)部有8KB的R0M，地址范圍由0000H~1FFFH，以滿足控制的需要。
[0006] 所述備料機(jī)械手單元的AT89C51控制系統(tǒng)主要包括：電源部分、接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng) 部分、AT89C51系統(tǒng)。
[0007] 所述電源部分：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)備料機(jī)械手單元的控制，需要通過(guò)電氣接口向備料機(jī) 械手單元提供直流24V電源，同時(shí)備料機(jī)械手單元的輸入輸出I/O口也為DC24V。另外， AT89C51的工作電壓為DC5V，因此還需提供DC5V電源。電源部分選用交直流電源轉(zhuǎn)換模塊， 輸入交流220V，輸出直流24V和5V。
[0008] 所述接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)部分：由于AT89C51的10 口輸出為5V，為了控制備料機(jī)械手 單元必須有5V轉(zhuǎn)24V的電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口。電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)為：①5V與24V 之間采用光電隔離，保證控制系統(tǒng)的安全工作；②采用三極管電路提高接口驅(qū)動(dòng)能力。輸出 電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口電路圖如圖2所示。圖2中：光電隔離選用TLP521光耦，R為限流電 阻，黃色LED為輸出指示燈。選用8050三極管提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，1N4148和1N4007為反向 保護(hù)二極管。輸入電平轉(zhuǎn)換接口電路圖如圖3所示。圖3中：光電隔離也是選用TLP521光 耦，R為限流電阻，綠色LED為輸入指示燈。備料機(jī)械手單元輸出為高電平（24V)時(shí)，AT89C51 的10 口輸入為低電平，反之，為高電平。
[0009] 所述AT89C51系統(tǒng)部分：由I/O接口表(見(jiàn)表1)可知：備料機(jī)械手的輸入11點(diǎn)， 輸出9點(diǎn)；因此AT89C51的10 口數(shù)量可以滿足需要。AT89C51控制系統(tǒng)主電路圖如圖4所 示。圖4中：AT89C51控制系統(tǒng)中晶振選用11. 0592MHz。由于P0 口是漏極開(kāi)路輸出，需要 接上拉電阻，AT89C51控制系統(tǒng)的復(fù)位選用RC復(fù)位電路，S1為復(fù)位按鈕。D1為L(zhǎng)ED燈，用 于故障指示。MAX232為RS232串口芯片，用于與上位機(jī)進(jìn)行串行通信。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果是本發(fā)明針對(duì)備料機(jī)械手系統(tǒng)由PLC完成控制，其整個(gè)控 制過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間比較短，不便于學(xué)生的觀察、研究的特點(diǎn)，基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī) 械手控制系統(tǒng)應(yīng)孕而生。該種設(shè)備體積小巧，布置靈活，專用于實(shí)驗(yàn)、研究場(chǎng)合，價(jià)格低易安 裝，通過(guò)按鈕控制，實(shí)現(xiàn)備料機(jī)械手的單步、間歇運(yùn)行，滿足實(shí)驗(yàn)及觀察要求，且可靠性高、 控制靈活。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是備料機(jī)械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關(guān)系圖
[0012] 圖2是輸出電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口電路圖
[0013] 圖3是輸入電平轉(zhuǎn)換接口電路圖如圖
[0014] 圖4是AT89C51控制系統(tǒng)主電路圖
【具體實(shí)施方式】
[0015] 根據(jù)備料機(jī)械手單元的PLC-I/0接口與AT89C51控制系統(tǒng)的輸入輸出映像關(guān)系 表(見(jiàn)表1)以及備料機(jī)械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關(guān)系（備料機(jī)械手單元與 AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關(guān)系圖如圖1所示)。設(shè)計(jì)出AT89C51控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及 完成AT89C51控制程序，實(shí)現(xiàn)其控制過(guò)程。
[0016] 表1PLCI/O接口及AT89C52控制系統(tǒng)的輸入輸出映像對(duì)照表
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于：主要包括AT89C51單 片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)；AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括：電源部分、接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)部分、 AT89C51 系統(tǒng)。2. 如權(quán)利要求1所述基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于：電氣 接口向備料機(jī)械手單兀提供直流24V電源，冋時(shí)備料機(jī)械手單兀的輸入輸出I/O 口也為 DC24V ;另外，DC5V電源為AT89C51提供工作電壓；電源部分選用交直流電源轉(zhuǎn)換模塊，輸入 交流220V，輸出直流24V和5V。3. 如權(quán)利要求1所述基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于：電平 轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)為：①5V與24V之間采用光電隔離；②采用三極管電路，在輸出電平 轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)接口電路中，選用TLP521光耦進(jìn)行光電隔離，選用8050三極管提高輸出驅(qū)動(dòng)能 力；輸入電平轉(zhuǎn)換接口電路中，選用TLP521光耦進(jìn)行光電隔離。4. 如權(quán)利要求1所述基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于： AT89C51控制系統(tǒng)主電路中，AT89C51控制系統(tǒng)中晶振選用11. 0592MHz ;MAX232為RS232串 口芯片，用于與上位機(jī)進(jìn)行串行通信。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)。屬于機(jī)電一體化領(lǐng)域。該系統(tǒng)主要通過(guò)AT89C51單片機(jī)對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采集和處理，完成機(jī)械手對(duì)工件的抓取、轉(zhuǎn)體、前后往返行走及釋放工件等各個(gè)分解動(dòng)作。備料機(jī)械手單元的AT89C51控制系統(tǒng)主要包括：電源部分、接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)部分、AT89C51系統(tǒng)。該種設(shè)備體積小巧，布置靈活，專用于實(shí)驗(yàn)、研究場(chǎng)合，價(jià)格低易安裝且可靠性高、控制靈活。
【IPC分類(lèi)】B25J9/16
【公開(kāi)號(hào)】CN204844179
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520404942
【發(fā)明人】李祥陽(yáng), 陳萬(wàn)強(qiáng), 米國(guó)際
【申請(qǐng)人】西安航空學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日