机械5

摘要 机械手是一种能模仿人手的某些动作，代替人完成某些特定工作的自动化装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本设计主要是二维机械手运动的控制。机械手采用的是两相混合型步进电机作为动力源，应用L298双H桥芯片作为步进电机驱动器来实现步进电机正反转的控制。除机械手步进电机控制外，本设计还要完成传送装置的设计、传感器电路的设计，这些设计配合机械手完成物体的分拣动作。 采用安装在微机WINDOWS 98系统DOS下的TURBO C软件对微机并口进行编程控制。设计需要完成对射管检测将要被分拣的物体到来和接近开关检测金属和非金属的信号采集，并将采集结果通过微机状态口送入微机，微机根据采集信号的状态通过数据口控制步进电机旋转，横轴和竖轴采取不同的运动组合完成分拣运动，将金属和非金属区分开。 通过本设计，深入了解步进电机的工作原理和工作性能，掌握微机并行接口的工作原理，学会设计步进电机驱动电路和信号传感器的应用电路。在电路制作过程中，学会如何用Protel99se软件进行电路原理图和PCB图的绘制，掌握手工制作PCB板的方法。 关键词：机械手；并行端口；L298 Abstract Ma
nipulator is a ki
nd of automatio
n deviceswhich ca
n mimic some actio
n of people a
nd complete some certai
nwork i
nstead of people. It ca
n replace the heavy labor of people to achieve the productio
n mecha
nizatio
n a
nd automatio
n,ca
n be operated i
n the harmful e
nviro
nme
nt to protect the perso
nal safety,therefore,it iswidely used i
n machi
ne buildi
ng, metallurgy, electro
nics, light i
ndustry a
nd atomic e
nergy departme
nts. The desig
n is mai
n about the moveme
nt co
ntrol of the two-dime
nsio
nal ma
nipulator.The ma
nipulator uses a two-phase hybrid steppi
ng motor to be the power source, a
nd apply L298 Double H-bridge chip as a stepper motor drive to achieve positive a
nd the stepper motor co
ntrol.I
n additio
n to the stepper motor co
ntrol of the Ma
nipulator,The desig
n also
needs to complete te desig
n of tra
nsmissio
n device a
nd the desig
n of the se
nsor circuit, these desig
nwill complete the sorti
ng actio
nwith the ma
nipulator. Wewill programmi
ng co
ntrol the parallel port of the computer by usi
ng the TURBOC software u
nder the DOS of WINDOWS 98which is i
nstalled i
n the computer.The desig
n
needs to complete the sig
nal acquisitio
n ofwhether havi
ng objects come close to switchi
ng a
nd the testi
ng of metals a
nd
no
n-metallic,the
n,the resultswill be se
nt to the computer through the state port of the computer,the computer co
ntrol the rotary of the stepper motor through the state of the acquisitio
n sig
nals, the horizo
ntal a
ndvertical axiswill complete the combi
natio
n of differe
nt sports moveme
nt to separate metal a
nd
no
n-metallic. Through the graduate desig
n, i
n-depth u
ndersta
ndi
ng of the stepper motor pri
nciple a
ndwork performa
nce, master the Pri
nciple of the parallel i
nterface of the computer, lear
n how to desig
n the stepper motor drive circuit a
nd the se
nsor sig
nal applicatio
n circuit.I
n the circuit productio
n process, lear
n how to use software Protel99se to draw circuit schematic a
nd PCB map, master the method of ha
nd-made PCB board. Keywords: Ma
nipulato; Parallel port; L298 目录 引言1 1绪论2 1.1工业机器人的发展历史2 1.2国外工业机器人的技术发展现状2 1.3我国工业机器人的发展现状3 2设计内容、要求及步进电机控制方案选择5 2.1控制方案要求及动作图5 2.1.1横向、纵向运动功能6 2.1.2状态检测功能6 2.3步进电机控制方案选择6 2.3.1方案一单电压功率驱动接口6 2.3.2方案二高低压功率驱动接口7 2.3.3方案三斩波恒流功率驱动接口7 2.3.4方案四集成功率驱动接口8 2.3.5方案示意图9 3硬件设计10 3.1步进电机简介10 3.1.1步进电机的基本特点11 3.1.2进电机原理简介12 3.2并行打印机接口介绍13 3.2.1端口功能介绍13 3.2.2寄存器地址及控制使用14 3.2.3接口定位15 3.2.4TC语言访问并口简介15 3.3 IEEE1284并口协议及并行口5种工作模式介绍与选用16 3.4光电耦合电路设计26 3.4.1光电耦合电路的主要作用26 3.4.2光电耦合电路工作原理26 3.4.3TLP52-1、TLP52-4简介27 3.5步进电机控制电电路设计28 3.5.1 H桥型驱动电路设计28 3.5.2 L298介绍30 3.5.3步进电机控制框图31 3.5.4光电隔离电路32 3.5.5 L298控制电路33 3.6直流电机电路设计33 3.8限位开关检测电路34 3.9接近开关检测电路设计35 3.9.1接近开关原理介绍35 3.9.2接近开关检测电路35 3.10对射管检测电路设计36 3.11电压转换电路设计36 3.11.1 7805、7812芯片简介36 3.11.2电压转换电路设计37 3.12 USB接口电路设计38 3.13系统电路图及其PCB图39 3.14元件清单43 4软件设计44 4.1并口分配44 4.2 TURBO C程序设计概要44 4.3程序流程图49 4.4步进电机控制程序设计52 4.4.1步进程序设计52 4.4.2步进电机A、B相线圈正、负调试及程序设计52 4.4.3机械手横、竖轴起步基准确认程序设计54 4.4.4物体检测判断程序设计55 4.4.5金属非金属检测判断设计56 4.4.6完整控制程序设计57 4.5软硬件调试结果61 5结论62 谢辞63 参考文献64