二維運動控制實驗平臺,二維運動控制實驗裝置

二維動作控制實驗平臺
　
一、基礎(chǔ)簡介
二維動作控制實驗平臺是集動作控制卡、單片機研發(fā)控制板、步進電機及驅(qū)動器、開關(guān)電源、XY控制平臺及動作控制系統(tǒng)于一體的理想教學(xué)實驗系統(tǒng)。XY控制臺是一個應(yīng)用滾珠絲杠傳動的模型塊化十字作業(yè)臺，可以完成平面內(nèi)X、Y軸方向的動作控制，用來完成目標(biāo)軌跡和動作。實驗系統(tǒng)系統(tǒng)含有概括基于軸的控制、基于坐標(biāo)系的控制、命令編輯和運行、數(shù)控代碼編輯和運行、復(fù)雜動作軌跡控制。

二、技術(shù)功能
1.定位精確度：0.4mm
2.X軸有效行程：230mm；Y軸有效行程：230mm；最大動作速度：20mm／s；最大動作加快速度度：1g
3.寫入電源：220V±10％(50Hz)
4.作業(yè)環(huán)境：溫度（℃）-10℃～+40℃ 相對濕度<85％(25℃) 海拔<4000m
5.裝置容量（KV）：≤1．2kVA
6.外觀尺寸：45cm*45cm*75cm
三、系統(tǒng)構(gòu)造及構(gòu)成
二維動作控制實驗平臺主要采用步進電機控制系統(tǒng)和電腦桌兩部分構(gòu)成，構(gòu)造框圖如下圖所示：

系統(tǒng)構(gòu)造框圖
1.對象模型塊
步進電機二個：應(yīng)用二個 2 相步進電機，分別為 XY 兩個方向布置，X 軸動作行程為 230mm，Y 軸動作行程為 230mm。
2.51 單片機研發(fā)控制板
單片機研發(fā)控制板，主 CPU 為 AT89S52，帶下載連接口（編程電纜，編程系統(tǒng)），全部連接口資源引出，供用戶使用。并配備相應(yīng)控制開關(guān)按鈕。
3.動作控制卡一塊
(1)32 位 PCI 總線，即插即用
(2)全部寫入、輸出均應(yīng)用光耦隔離,抗干擾性強
(3)2 軸伺服/步進電機控制，每軸可單單獨動作，互不影響
(4)脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1% 最大脈沖輸出頻率為 2MHz
(5)脈沖輸出可用單脈沖（脈沖+方向）或雙脈沖（脈沖+脈沖）方法梯形加/減慢速度
(6)隨意 2 軸直線插補最大插補速度 1MHz
(7)動作中可以就地實時讀出邏輯位置、實際位置、驅(qū)動速度24 路數(shù)字寫入，12 路輸出
(8)每軸兩個限位寫入，可設(shè)定成無效，作為通用寫入使用支持在一個系統(tǒng)中使用多達(dá) 16 個控制卡
(9)支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE 等實操系統(tǒng)
4.步進電機驅(qū)動器：二個
(1)輸出電流（A）：最大電流（A）為 2A
(2)輸出方法：光光耦合器?開路集電極輸出
5.穩(wěn)壓直線DC電源：一個
(1)輸出電流（A）：最大輸出電流（A）為 5A 輸出電壓（V）：24V
(2)輸出功率（W）：120w
6.動作控制卡連接口板：一塊
為動作控制卡提供連接口端子，可按照自己的需要實行相應(yīng)的接線，完成接線的靈活及開放性。
7.實驗平臺信號連接口板：一塊
用以完成單片機和動作控制卡與實驗平臺的信號連接，在同一時刻只能一種控制起作用。
8.計算機數(shù)值數(shù)值一臺(用戶自備)
用來裝配單片機包括研發(fā)環(huán)境 KEIL C、編程下載系統(tǒng)，主要完成程序的編寫、修改、編譯、系統(tǒng)擬真等功能，最后經(jīng)過編程下載系統(tǒng)裝載到單片機內(nèi)部 FLASH ROM 中運行。還用來運行控制卡上位系統(tǒng)的研發(fā)、運行。
硬件配備：基礎(chǔ)配備要求 P4 3.OG 以上，內(nèi)部存儲至少為 256M，至少有一個 USB 連接口、一個并行口、一個Rs232 串行口和一個空閑 PCI 插槽。實操系統(tǒng)：Windows系統(tǒng)。
9.單片機技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)：
系統(tǒng)配備 2000/xp/win7/win10 等實操平臺的單片機技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，支持匯編、C51 語言編譯、調(diào)節(jié)測試；單片機在線下載系統(tǒng)等。
10.實驗室智能電源安全管理系統(tǒng)：
(1)設(shè)備可以使用手機wifi/4G/3G/2G 全球化遠(yuǎn)程控制。
(2)可設(shè)定定時，分享，狀態(tài)反饋，場景聯(lián)動，分享等功能，千里之外均可以控制，完成設(shè)備智能化電源、互聯(lián)網(wǎng)化管理；
(3)支持權(quán)限管理功能，應(yīng)用主賬戶管理機制，安全，便利。
(4)手機系統(tǒng)支持安卓，蘋果IOS；
(5)支持無互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下現(xiàn)場手動控制；
(6)可遠(yuǎn)程控制單臺或多臺設(shè)備的開啟與關(guān)閉；
(7)可遠(yuǎn)程監(jiān)控單臺或多臺設(shè)備的運行狀態(tài)；
(8)可遠(yuǎn)程定時預(yù)約單臺或多臺設(shè)備實行實驗。
四、單片機創(chuàng)新模型塊資源
(1)用戶CPU（51單片機最小系統(tǒng)），40芯鎖緊插頭座，I/O口資源全部引出。配備STC90C516RD+單片機。支持USB取電。
(2)RS232串行通訊口（用來RS232通訊實驗或給STC系列單片機在線編程）
(3)USB轉(zhuǎn)串通訊口（用來RS232通訊實驗或給STC系列單片機在線編程）
(4)8組單單獨按鈕開關(guān)模型塊
(5)8組LED發(fā)光二極管模型塊
(6)可調(diào)電壓（V）模型塊（0~3.3V或0~5V可調(diào)）
(7)射極跟隨器實驗?zāi)Ｐ蛪K
(8)蜂鳴器模型塊
(9)TLC549串行A/D變換模型塊
(10)LCD16*02液晶連接口（背光可調(diào)）
(11)LCD128*64液晶連接口（背光可調(diào)）
(12)DC5V直線DC電源寫入連接口（內(nèi)正外負(fù)），帶開關(guān)控制，加0.5A保險絲過流保護
(13)DC5V/3.3V轉(zhuǎn)連接口（大金孔，小金孔，多組插針，便利各種電源連接口連接）
(14)ISP下載連接口，用來ATMEL公司AT89S5X系列單片機芯片在線編程，需配備專用ISP下載線。
(15)創(chuàng)新模型塊拓展連接口
五、創(chuàng)新實驗?zāi)Ｐ蛪K（選配）
(1)傾斜檢驗測試傳感器模型塊
(2)觸摸檢驗測試傳感器模型塊
(3)紫外檢驗測試傳感器模型塊
(4)振動檢驗測試傳感器模型塊
(5)數(shù)字光強度測量試驗儀設(shè)計
(6)人體紅外感應(yīng)模型塊
(7)凝露檢驗測試傳感器模型塊
(8)火焰檢驗測試傳感器模型塊
(9)氣體檢驗測試傳感器模型塊
(10)超聲波測距模型塊
(11)無線數(shù)值通訊模型塊
(12)塵埃灰塵粉塵檢驗測試傳感器模型塊
六、教學(xué)課件資源
(1)178組實驗例程(C語言源代碼及實驗對應(yīng)的Proeus ISIS擬真電子回路)
(2)16組上百個PPT課件
(3)30+參考圖紙文檔實驗指導(dǎo)書
(4)1000+畢業(yè)設(shè)計及設(shè)備設(shè)計圖紙文檔實驗指導(dǎo)書
(5)200個模型塊PCB及原理圖PROTEL源文件
(6)阻抗，波特率，電感量，定時器，振蕩電子回路計算，反激變壓器設(shè)計，LED數(shù)碼管段碼發(fā)生器，取模多項輔助系統(tǒng)。
七、提供單片機數(shù)字孿生擬真系統(tǒng)
單片機數(shù)字孿生擬真系統(tǒng)遵循"虛實集合、精準(zhǔn)映射、互為檢驗" 的原則，借助于數(shù)字孿生過程產(chǎn)生孿生數(shù)值，完成單片機物理實體實驗和單片機數(shù)字虛擬實驗的虛實集合。虛擬擬真實驗教學(xué)極大地增強了學(xué)生對單片機學(xué)習(xí)掌控把握的熱情和積極性， 提升了課程的教學(xué)效果。 同時虛擬擬真大幅度降低了對實驗場地的需求，系統(tǒng)設(shè)定有實驗功能平穩(wěn)、 實驗內(nèi)容豐富、 實驗地點靈活、 實驗時間自由、 實驗方法多樣化等特別點。
(1)單片機微控制操作面板功能：用戶可以訪問全部8051單片機內(nèi)部的寄存器和數(shù)值存儲器。可以編輯部分寄存器設(shè)定和修改存儲數(shù)值。可以設(shè)定單片機的作業(yè)時鐘頻率，可以設(shè)定擬真系統(tǒng)的刷新頻率。
(2)代碼實操操作面板功能：可以新建、修改、存檔、調(diào)入源代碼文件;可以編譯、設(shè)定斷點、單步運行、全速運行、暫停、復(fù)位程序。調(diào)節(jié)測試過程中，可以在微控制操作面板上就地實時監(jiān)控和查看各寄存器和存儲器的數(shù)值改變。
(3)外圍設(shè)備操作面板功能：提供多組外設(shè)模型塊，提供一張全部外設(shè)和單片機的動態(tài)連接圖，用戶可以使能單個模型塊或多個模型塊同時與單片機的連接，用戶還可以設(shè)定和改變外設(shè)模型塊與單片機不一樣的引腳連接。
(4)提供以下外設(shè)模型塊
（1）ADC模數(shù)變換器模型塊；
(2)DAC數(shù)模變換器模型塊；
（3）對比器模型塊；
（4）4位7段LED數(shù)碼管顯露模型塊；
（5）1602液晶顯露模型塊；
（6）RS232串行口實驗?zāi)Ｐ蛪K；
（7）矩陣鍵盤模型塊（含三種作業(yè)模式）；
（8）8位LED流水燈模型塊；
（9）8位撥碼開關(guān)模型塊；
（10）雙向直線DC電機模型塊（帶測速反饋傳感器）；
（11）示波器顯露模型塊。
(5)提供積木式代碼編輯器，經(jīng)過搭積木的方法來實行邏輯組裝，降低初學(xué)編程的同學(xué)使用鍵盤來實操的門檻，但又保持了內(nèi)在的邏輯性，支持全中文界面。
(6)支持將積木式代碼自動生成C語言代碼，并編譯生成HEX文件，可以裝載到數(shù)字虛擬擬真模型中運行，也可直接下載到單片機物理芯片中實際運行，真正完成了虛實集合、互為檢驗的功能 。
(7)數(shù)字虛擬擬真模型提供擬真單片機；提供電阻，電容，電感，二級管、三極管等模仿器件；提供多種74系列TTL數(shù)字邏輯芯片；提供AD,DA,串轉(zhuǎn)并，并轉(zhuǎn)串，運算放大器等功能芯片；提供LED發(fā)光二極管，開關(guān)，蜂鳴器，七段LED數(shù)碼管，LCD液晶屏等外設(shè)模型塊；提供電壓（V）表，頻率計，示波器等儀表器具儀表。
(8)數(shù)字虛擬擬真模型支持器件用鼠標(biāo)拖動到隨意位置，支持手動連線和器件搭建，完全擬真實物器件的實驗連線。電子回路搭建后之后，可以將HEX文件裝載到擬真單片機中運行擬真，并能直觀、生動地查看到實驗運行動作和成果。
八、實驗項目
（一）基礎(chǔ)實驗
(1)單片機的認(rèn)識和實操實驗
(2)單片機包括研發(fā)環(huán)境KEIL C 的認(rèn)識實驗
(3)單片機在線編程系統(tǒng)的認(rèn)識與使用
(4)單片機基礎(chǔ)編程練習(xí)實驗
（二）基于 51 單片機控制的系統(tǒng)性實驗
(1)6、基于 51 單片機控制的單軸實驗
(2)7、基于 51 單片機控制的兩軸聯(lián)動控制實驗
(3)8、基于 51 單片機控制的隨意路線物料搬運實驗
（三）基于動作控制卡控制的系統(tǒng)性實驗
(1)基于動作控制卡控制的單軸實驗
(2)1基于動作控制卡控制的兩軸聯(lián)動實驗
(3)基于動作控制卡控制的隨意路線物料搬運
（四）動作控制卡可用以下研發(fā)工量具
(1)CBuilderBorland C++Bulider
(2)DephiBorland Dephi 6
(3)VbMicrosoft Visual basic 工量具研發(fā)的基礎(chǔ)庫函數(shù)示例程序及源代碼
(4)VCMicrosoft Visual C++工量具研發(fā)的基礎(chǔ)庫函數(shù)示例程序及源代碼