水箱施釉机器人的控制系统设计

目录I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：目录II目录目录........................................................................................................................I摘要.....................................................................................................................１Abstract...........................................................................................错误!未定义书签。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脉冲输出类型选择.................................................错误!未定义书签。1.3.7紧急停止.................................................................错误!未定义书签。2PIC单片机的应用...................................................................错误!未定义书签。2.1PIC单片机的特点和型号................................................错误!未定义书签。2.1.1PIC单片机的特点..................................................错误!未定义书签。2.1.2PIC单片机的型号..................................................错误!未定义书签。2.2PIC单片机的内部结构和作用........................................错误!未定义书签。2.2.1核心部件的名称和作用........................................错误!未定义书签。2.2.2PIC16F87XA的外围部件及其作用......................错误!未定义书签。2.2.3/O端口.................................................................错误!未定义书签。2.2.4系统时钟.................................................................错误!未定义书签。2.2.5复位电路.................................................................错误!未定义书签。2.2.6监视定时器............................................................错误!未定义书签。目录III2.2.7PSP并行从动端口..................................................错误!未定义书签。3机械结构的运动分析与尺度综合..........................................错误!未定义书签。3.1运动学分析......................................................................错误!未定义书签。3.1.1位置逆解模型........................................................错误!未定义书签。3.1.2正置逆解模型........................................................错误!未定义书签。3.2尺度综合...........................................................................错误!未定义书签。3.2.1工作空间与尺度参数关系............................................错误!未定义书签。3.2.2性能指标.......................................................................错误!未定义书签。4步进电机的脉冲分配..............................................................错误!未定义书签。4.1角度关系由程序的实现..................................................错误!未定义书签。4.1.1由程序生成的脉冲分配图....................................错误!未定义书签。4.1.2由脉冲分配图来得到脉冲分配序列....................错误!未定义书签。5编写控制程序..........................................................................错误!未定义书签。5.1硬件接线电路原理图（附CAD图纸）........................错误!未定义书签。5.2编写程序...........................................................................错误!未定义书签。5.2.1程序编写思路................................................................错误!未定义书签。结论............................................................................................错误!未定义书签。致谢............................................................................................错误!未定义书签。参考文献........................................................................................错误!未定义书签。摘要１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Abstract2全部设计资料联系小企鹅：229780692KeyWords：MCX314，motioncontrolchip，PICsingle-chipmicrocomputer，robot附录3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。附录41MCX314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。附录5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:驱动脉冲的输出速度可以从1PPS到4MPPS，每个