单片机与mpc运动控制模块组成的三轴运动控制系统

MPC微型运动控制模块运动控制模块组成的三轴运动控制系统摘要：采用单片机stc89C2051和mpc微型运动控制模块作为控制系统的核心，控制三路步进电机做运动实验。单片机发送指令给mpc微型运动控制模块，模块信号输出给步进驱动器作高速度运动。可以定点运动，直线插补和圆弧插补。1．引言运动控制的应用在国内已有十几年的历史，技术也相当成熟。通常运动控制都需要用到运动控制卡，运动控制器等产品，但这些产品价格高昂，使用复杂，也不适合由单片机构成的控制系统。而如果直接采用单片机来做运动控制，由于运动控制对系统性能要求非常高，单片机速度资源有限，难以设计出性能优良的运动控制模型。因此，本文采用单片机和专业的mpc微型运动控制模块构成运动控制系统。MPC微型运动控制模块采用新型FPGA设计，集成实用运动控制功能，可与普通单片机通过串口通讯对步进电机和伺服电机控制。具有如下特点：◆串口通讯，仅需使用几条指令，简单可靠。◆单模块最高六轴输出，多个模块组网工作可达120轴。◆最大脉冲输出频率为2MHz，脉冲输出使用脉冲+方向方式。◆最高六轴独立运动控制，任意两轴直线插补，任意两轴圆弧插补。◆每轴一路硬件回原点。◆模块带1000级指令缓存深度，指令先进先出。◆模块体积小巧，仅3.5*2.5*1.5cm,双排直插30脚。2，系统硬件设计硬件系统由四部分构成：（1）单片机部分单片机与模块只需三根线连接，用作串口通讯的RXD和TXD，用作模块缓存满输出的BUSY信号。P3.7引出一按键作为测试使用。MPC微型运动控制模块（2）mpc微型运动控制模块部分mpc微型运动控制模块采用5V电源供电，ＲＸＤ，TXD，BUSY与单片机连接。X0，X1，X2可作为三路电机的原点信号，P1，D1为1轴的脉冲和方向信号。P2，D2为2轴的脉冲和方向信号。P3，D3为3轴的脉冲和方向信号。（3）原点信号输入部分原点采用光藕隔离输入，输入端可接NPN型光电开关来作为原点信号。（4）信号输出部分输出采用NPN晶体管极电极开路输出，分别接到电机驱动器脉冲和方向信号输入端。MPC微型运动控制模块，系统软件设计MPC微型运动控制模块与单片机串口通讯速率为115200bps,数据位为8位，停止位0位，无校验。使用函数前先设置好单片机的串口功能，并将需要用到的函数的原型拷贝到当前程序内。试验程序如下：#includereg52.h//-----STC89C2051-------sfrIPH=0XB7;sfrCCON=0XD8;sfrCMOD=0XD9;sfrCL=0XE9;sfrCH=0XF9;sfrCCAP0L=0XEA;sfrCCAP0H=0XFA;sfrCCAPM0=0XDA;sfrCCAPM1=0XDB;sfrP3M1=0XB1;sfrP3M0=0XB2;sfrP1M1=0X91;sfrP1M0=0X92;sfrWAKE_CLKO=0X8f;sfrBRT=0x9c;sfrAUXR=0x8E;MPC微型运动控制模块=0xA2;sfrWDT_CONTR=0xc1;sfrT2MOD=0xC9;//////////////////sbitbusy=P3^2;sbits1=P3^7;voidinitial(){P3M1=0x00;P3M0=0x80;P1M1=0x00;P1M0=0xf9;}voidinit_uart(){PCON&=0x7f;//波特率不倍速SCON=0x50;//8位数据,可变波特率BRT=0xFD;//设定独立波特率发生器重装值波特率115200bpsAUXR|=0x04;//独立波特率发生器时钟为Fosc,即1TAUXR|=0x01;//串口1选择独立波特率发生器为波特率发生器AUXR|=0x10;//启动独立波特率发生器}/*串口发送一个字节，需根据所使用的单片机作适当更改。*/voidUSART_Txbyte(unsignedchari){SBUF=i;while(TI==0);//等待发送完成TI=0;//清零串口发送完成中断请求标志}/*串口接收模块返回的10个字节数据，需根据所使用的单片机作适当更改。*/MPC微型运动控制模块(unsignedchar*buf){unsignedchari;for(i=0;i10;i++){while(RI==0);RI=0;buf[i]=SBUF;}}/*串口发送一串数据。*/voidUSRAT_transmit(unsignedchar*fdata,unsignedcharlen){unsignedchari;for(i=0;ilen;i++){USART_Txbyte(fdata[i]);}}/*函数名:inp_move功能：二轴直线插补参数：cardno卡号no1X轴轴号no2Y轴轴号pulse1,pulse2X-Y轴移动的距离,范围（-8388608~+8388607）mode0：相对坐标1：绝对坐标返回值：0失败1成功*/unsignedcharinp_move(unsignedcharcardno,unsignedcharno1,unsignedcharno2,longpulse1,longpulse2,unsignedcharmode){unsignedcharOutByte[25];unsignedcharinbuf[12];MPC微型运动控制模块[0]=0x68;OutByte[1]=0x0F;OutByte[2]=cardno;OutByte[3]=0x7;OutByte[4]=no1;OutByte[5]=no2;OutByte[6]=pulse124;OutByte[7]=pulse116;OutByte[8]=pulse18;OutByte[9]=pulse1;OutByte[10]=pulse224;OutByte[11]=pulse216;OutByte[12]=pulse28;OutByte[13]=pulse2;OutByte[14]=mode;OutByte[15]=OutByte[1]+OutByte[2]+OutByte[3]+OutByte[4]+OutByte[5]+OutByte[6]+OutByte[7]+OutByte[8]+OutByte[9]+OutByte[10]+OutByte[11]+\OutByte[12]+OutByte[13]+OutByte[14];USRAT_transmit(OutByte,16);receive(inbuf);return1;}/*函数名:inp_arc功能：二轴圆弧插补参数：cardno卡号no1参与插补X轴的轴号no2参与插补Y轴的轴号x,y圆弧插补的终点位置（相对于起点），范围（-8388608~+8388607）i,j圆弧插补的圆心点位置（相对于起点），范围（-8388608~+8388607）mode0：顺时针插补1：逆时针插补返回值：0失败1成功*/unsignedcharinp_arc(unsignedcharcardno,unsignedcharno1,unsignedcharno2,longX,longy,longi,longj,unsignedcharmode){unsignedcharOutByte[25];unsignedcharinbuf[12];OutByte[0]=0x68;MPC微型运动控制模块[1]=0x17;OutByte[2]=cardno;OutByte[3]=0x7;OutByte[4]=no1;OutByte[5]=no2;OutByte[6]=X24;OutByte[7]=X16;OutByte[8]=X8;OutByte[9]=X;OutByte[10]=y24;OutByte[11]=y16;OutByte[12]=y8;OutByte[13]=y;OutByte[14]=i24;OutByte[15]=i16;OutByte[16]=i8;OutByte[17]=i;OutByte[18]=j24;OutByte[19]=j16;OutByte[20]=j8;OutByte[21]=j;OutByte[22]=mode;OutByte[23]=OutByte[1]+OutByte[2]+OutByte[3]+OutByte[4]+OutByte[5]+OutByte[6]+OutByte[7]+OutByte[8]+OutByte[9]+OutByte[10]+OutByte[11]+\OutByte[12]+OutByte[13]+OutByte[14]+OutByte[15]+OutByte[16]+OutByte[17]+OutByte[18]+OutByte[19]+OutByte[20]+OutByte[21]+OutByte[22];USRAT_transmit(OutByte,24);receive(inbuf);return1;}/*函数名:set_speed功能：设置轴速度参数：cardno卡号axis轴号(1-6)acc加速时间（ms）dec减速时间（ms）startv启动频率（*100Hz）speed运行频率（*100Hz）返回值：0失败1成功*/MPC微型运动控制模块(unsignedcharcardno,unsignedcharaxis,unsignedintacc,unsignedintdec,unsignedintstartv,unsignedintspeed){unsignedcharOutByte[25];unsignedcharinbuf[12];OutByte[0]=0x68;OutByte[1]=0xD;OutByte[2]=cardno;OutByte[3]=1;OutByte[4]=axis;OutByte[5]=acc8;OutByte[6]=acc;OutByte[7]=dec8;OutByte[8]=dec;OutByte[9]=startv8;OutByte[10]=startv;OutByte[11]=speed8;OutByte[12]=speed;OutByte[13]=OutByte[1]+OutByte[2]+OutByte[3]+OutByte[4]+OutByte[5]+OutByte[6]+OutByte[7]+OutByte[8]+OutByte[9]+OutByte[10]+OutByte[11]+OutByte[12];USRAT_transmit(OutByte,14);receive(inbuf);return1;}/*函数名:set_soft_limit功能：设置轴软件限位参数：cardno卡号axis轴号(1-6)pulse1负方向限位脉冲值，范围（-8388608~0）pulse2正方向限位脉冲值，范围（0~+8388607）返回值：0失败1成功*/unsignedcharset_soft_limit(unsignedcharcardno,unsignedcharaxis,unsignedcharmode,longpulse1,longpulse2){unsignedcharOutByte[25];unsignedcharinbuf[12];OutByte[0]=0x68;OutByte[1]=0xE;MPC微型运动控制模块[2]=cardno;OutByte[3]=0x13;OutBy