基于at89c51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明專利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。
[0002]
【背景技術(shù)】： 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)的控制使用西門子S7-200 PLC 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)開關(guān)、舌黃繼電器、光電檢測(cè)開關(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PLC完成控制，可靠性很 高，但是由于整個(gè)控制過程經(jīng)歷的時(shí)間比較短，不便于學(xué)生的觀察、研究。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明專利的目的是：針對(duì)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下，備料機(jī)械手系統(tǒng)工作過程時(shí)間短、不便 于觀察和研究的情況，開發(fā)基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，通過按鈕控制，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] 本發(fā)明專利的技術(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)其控制過程。
[0005] 表1PLC I/O接口及AT89C52控制系統(tǒng)的輸入輸出映像對(duì)照表
【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)和控制程序；所述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)；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;所述接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)部分：由于 AT89C51的IO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IO口輸入為低電平，反之，為高電平；所述 AT89C51系統(tǒng)部分：由I/O接口表(見表1)可知：備料機(jī)械手的輸入11點(diǎn)，輸出9點(diǎn)；因此 AT89C51的IO口數(shù)量可以滿足需要；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PO口是漏極開路輸出，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，Sl為復(fù)位按鈕；Dl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。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于AT89C51單片機(jī)的備料機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于：由 AT89C51單片機(jī)硬件電路及其控制程序完成機(jī)械手的上料、轉(zhuǎn)體、前后行走等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì) 備料機(jī)械手控制。
3. 如權(quán)利要求1所述的電源部分，其特征在于：選用交直流電源轉(zhuǎn)換模塊，輸入交流 220V，輸出直流24V和5V。
4. 如權(quán)利要求1所述的接口轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)部分，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，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；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；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IO口輸入為低電平，反之，為高電平。
5. 如權(quán)利要求1所述的AT89C51系統(tǒng)部分，其特征在于：備料機(jī)械手的輸入11點(diǎn)，輸 出9點(diǎn)；圖4中，AT89C51控制系統(tǒng)中晶振選用11. 0592MHz，由于PO口是漏極開路輸出，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，Sl為復(fù)位按鈕；Dl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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于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，通過按鈕控制，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。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號(hào)】CN104698921
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056581
【發(fā)明人】李祥陽, 陳萬強(qiáng), 王海霞
【申請(qǐng)人】西安航空學(xué)院
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日