基于单片机的三维电控位移平台控制系统设计-单片机论文

Design of 3一Dimensional Electric Moving Stage Control System Based on Microcontroller
                                LI Wei,YAN Wei一ping, LI He一nan
(School of Electron and Information Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023,China)
    摘要:三维电控位移平台控制系统采用一片
AT89C52，在占用较少片上资源的情况下，实现了
对3个步进电机的速度控制、限位保护等。采用串
行变速和并行匀速相结合的方法，满足手动控制和
自动控制在速度上的不同要求。描述了系统的硬件
配置、电路的端口分配及工作原理，详细讨论了串行
变速和并行匀速2种速度控制及限位保护的实现方
法。
    关键词:步进电机;控制系统;单片机;
AT89C52
   
    Abstract; 3一dimensional electric moving stage
control system that used by a AT89C52，with only
a few of on一chip resources,speed control，position
limiting protection, etc.，for three step motors were
achieved. Serial varying speed control and parallel
uniform speed control were combined to meet dif-
ferent speed demands in manual and auto control
mode. The hardware configuration, the port ar-
rangement and operating principle of the circuit
were described. Serial varying speed control，paral-
lel uniform speed control, and position limiting pro-
tection methods were discussed in detail.
    Key words; step motor; control system; micro-
controller; AT89C52
收稿日期:2006一09一04
基金项目:国家自然科学基金资助项目(60574092,60174034)
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O引言
    电动位移台(简称电移台)是依靠步进电机驱动
的一种执行装置，它通过丝杠将步进电机的角位移
转换成平台的线性移动，平台线性移动的距离和步
进电机的角位移量成正比。因此，对电移台的控制
归根结底是对步进电机的控制〔1-s1。在此采用3个
电移台组合成一个三维电控平台，用于执行CCD辅
助共聚焦激光诱导荧光检测装置中的移动定位功
能，并基于系统在不同控制方式下对位移速度的不
同要求，采用一片AT89C52单片机来控制3个步
进电机。由于单片机还要完成串行通信、键盘、LCD
显示及AD转换、DA转换等功能，需占用大量片上
资源，因此系统要在只有一个定时器和较少端口可
用的情况下，完成对三维电控平台的控制。
1硬件组成
1.1电移台配置
    系统采用的3个电移台的行程分别为80 mm,
50 mm, 30mm,螺杆导程分别为4 mm, 4 mm, 1
mm。每个电移台由一个两相式步进电机驱动，其
步距角为0. 900 3个电移台的整步长分别为10
um, 10 um, 2. 5 um。电移台两端分别安装有起保
护作用的高位和低位限位开关，以及定位用的零位
开关。3个开关的状态由控制系统读取，并据此控
制电机的运行。电移台通过一个9针接口和控制系
统相连，其中4个相电流输人端，3个开关状态输出
端，其它为电源及公共端。为满足系统对位移精度
的要求，需细分驱动。故采用3个两相式步进电机
细分驱动器。该驱动器有整步、半步、4细分、8细
分、16细分、32细分和64细分7种细分供选择。