[實用新型]基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統

有效

• 申請號: 201520404942.6
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204844179U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 李祥陽;陳萬強;米國際
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于單片機的備料機械手控制系統。屬于機電一體化領域。

背景技術

備料機械手系統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

本實用新型的目的是針對在實驗教學環境下，備料機械手系統工作過程時間短、不便于觀察和研究的情況，開發基于AT89C51單片機的備料機械手控制系統，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。

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/O接口與AT89C51控制系統的輸入輸出映像關系表（見表1）以及備料機械手單元與AT89C51控制系統的電氣接口關系（備料機械手單元與AT89C51控制系統的電氣接口關系圖如圖1所示）。設計出AT89C51控制系統的硬件結構及完成AT89C51控制程序，實現其控制過程。

本實用新型的系統原理是由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ROM，地址范圍由0000H~1FFFH，以滿足控制的需要。

所述備料機械手單元的AT89C51控制系統主要包括：電源部分、接口轉換及驅動部分、AT89C51系統。

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。

所述接口轉換及驅動部分：由于AT89C51的IO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IO口輸入為低電平，反之，為高電平。

所述AT89C51系統部分：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IO口數量可以滿足需要。AT89C51控制系統主電路圖如圖4所示。圖4中：AT89C51控制系統中晶振選用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。

本實用新型的有益效果是本發明針對備料機械手系統由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

圖1是備料機械手單元與AT89C51控制系統的電氣接口關系圖

圖2是輸出電平轉換及驅動接口電路圖