基于at89c51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種基于單片機的備料機械手控制系統(tǒng)。屬于機電一體化領域。
【背景技術】
[0002] 備料機械手系統(tǒng)是機電一體化自動裝配教學生產線的一個單元。該機械手的功能 是：將放在工件平臺上的工件主體搬運到下料單元的料斗中，運動包括：機械手臂的上下 (用上下動作的雙作用氣缸）；工件的吸放(氣缸桿頂端裝有電磁鐵）；機械手回轉90° (直 流電機經減速機構內齒輪傳動機構帶動機械手回轉）；機械手臂的抬起和降落(直流電機 經減速機構后驅動齒條和齒輪機構經杠桿機構抬起工件）；工件的前進和后退(右移和左移 也是直流電機經減速機構后經過齒輪齒條使整個機械手移動)，該系統(tǒng)的控制使用西門子 S7-200PLC驅動六個繼電器(實現三個直流電機的正、反轉控制），驅動電磁閥控制雙作用 氣缸和直流電磁鐵實現上述運動的控制，位置的檢測用到了微動開關、舌黃繼電器、光電檢 測開關。該單元的控制臺可以進行手動、自動、急停等功能控制。該系統(tǒng)通過PLC完成控制， 可靠性很高，但是由于整個控制過程經歷的時間比較短，不便于學生的觀察、研究。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的是針對在實驗教學環(huán)境下，備料機械手系統(tǒng)工作過程時間短、 不便于觀察和研究的情況，開發(fā)基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)，通過按鈕控 制，實現備料機械手的單步、間歇運行，滿足實驗及觀察要求。
[0004] 為實現上述目的，本實用新型的技術方案是根據備料機械手單元的PLC-I/0接口 與AT89C51控制系統(tǒng)的輸入輸出映像關系表(見表1)以及備料機械手單元與AT89C51控 制系統(tǒng)的電氣接口關系（備料機械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關系圖如圖1所 示)。設計出AT89C51控制系統(tǒng)的硬件結構及完成AT89C51控制程序，實現其控制過程。
[0005] 本實用新型的系統(tǒng)原理是由I/O接口表(見表1)可知：備料機械手的輸入11點， 輸出9點；系統(tǒng)擴展一片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，考慮上位機控制的需要，設計了由MAX232組成的串行通訊電路， AT89C51內部有8KB的R0M，地址范圍由0000H~1FFFH，以滿足控制的需要。
[0006] 所述備料機械手單元的AT89C51控制系統(tǒng)主要包括：電源部分、接口轉換及驅動 部分、AT89C51系統(tǒng)。
[0007] 所述電源部分：為了實現對備料機械手單元的控制，需要通過電氣接口向備料機 械手單元提供直流24V電源，同時備料機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換模塊， 輸入交流220V，輸出直流24V和5V。
[0008] 所述接口轉換及驅動部分：由于AT89C51的10 口輸出為5V，為了控制備料機械手 單元必須有5V轉24V的電平轉換及驅動接口。電平轉換及驅動接口設計為：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動能力。輸出 電平轉換及驅動接口電路圖如圖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動能力，1N4148和1N4007為反向 保護二極管。輸入電平轉換接口電路圖如圖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。備料機械手單元輸出為高電平（24V)時，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(見表1)可知：備料機械手的輸入11點， 輸出9點；因此AT89C51的10 口數量可以滿足需要。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 口是漏極開路輸出，需要 接上拉電阻，AT89C51控制系統(tǒng)的復位選用RC復位電路，S1為復位按鈕。D1為LED燈，用 于故障指示。MAX232為RS232串口芯片，用于與上位機進行串行通信。
[0010] 本實用新型的有益效果是本發(fā)明針對備料機械手系統(tǒng)由PLC完成控制，其整個控 制過程經歷的時間比較短，不便于學生的觀察、研究的特點，基于AT89C51單片機的備料機 械手控制系統(tǒng)應孕而生。該種設備體積小巧，布置靈活，專用于實驗、研究場合，價格低易安 裝，通過按鈕控制，實現備料機械手的單步、間歇運行，滿足實驗及觀察要求，且可靠性高、 控制靈活。
【附圖說明】
[0011] 圖1是備料機械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關系圖
[0012] 圖2是輸出電平轉換及驅動接口電路圖
[0013] 圖3是輸入電平轉換接口電路圖如圖
[0014] 圖4是AT89C51控制系統(tǒng)主電路圖
【具體實施方式】
[0015] 根據備料機械手單元的PLC-I/0接口與AT89C51控制系統(tǒng)的輸入輸出映像關系 表(見表1)以及備料機械手單元與AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關系（備料機械手單元與 AT89C51控制系統(tǒng)的電氣接口關系圖如圖1所示)。設計出AT89C51控制系統(tǒng)的硬件結構及 完成AT89C51控制程序，實現其控制過程。
[0016] 表1PLCI/O接口及AT89C52控制系統(tǒng)的輸入輸出映像對照表
[0017]
【主權項】
1. 基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)，其特征在于：主要包括AT89C51單 片機的硬件結構；AT89C51單片機的硬件結構主要包括：電源部分、接口轉換及驅動部分、 AT89C51 系統(tǒng)。2. 如權利要求1所述基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)，其特征在于：電氣 接口向備料機械手單兀提供直流24V電源，冋時備料機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換模塊，輸入 交流220V，輸出直流24V和5V。3. 如權利要求1所述基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)，其特征在于：電平 轉換及驅動接口設計為：①5V與24V之間采用光電隔離；②采用三極管電路，在輸出電平 轉換及驅動接口電路中，選用TLP521光耦進行光電隔離，選用8050三極管提高輸出驅動能 力；輸入電平轉換接口電路中，選用TLP521光耦進行光電隔離。4. 如權利要求1所述基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(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，用于與上位機進行串行通信。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統(tǒng)。屬于機電一體化領域。該系統(tǒng)主要通過AT89C51單片機對外部信號進行采集和處理，完成機械手對工件的抓取、轉體、前后往返行走及釋放工件等各個分解動作。備料機械手單元的AT89C51控制系統(tǒng)主要包括：電源部分、接口轉換及驅動部分、AT89C51系統(tǒng)。該種設備體積小巧，布置靈活，專用于實驗、研究場合，價格低易安裝且可靠性高、控制靈活。
【IPC分類】B25J9/16
【公開號】CN204844179
【申請?zhí)枴緾N201520404942
【發(fā)明人】李祥陽, 陳萬強, 米國際
【申請人】西安航空學院
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月12日