基于MSP430单片机的折弯机控制器设计

单片机 电子制作 毕业设计

第30卷第10期　　　　　　　　　　　　　　电子工程师Vol.30No.10

2004年10月　ELECTRONICENGINEER　Oct.2004

基于MSP430单片机的折弯机控制器设计

黄　成,徐志良,吴晓蓓

(南京理工大学自动化系,江苏省南京市210094)

【摘　要】　折弯机是一种在钣金制造加工中广泛应用的弯曲机械,通过简单的上下往复直线运动,能制造出各种复杂零件,其控制器的技术性能指标直接影响到加工精度、生产效率等,从而影响产品的质量和成本。文中介绍了基于16位高性能单片机MSP430F149的折弯机控制器的设计方法,调试后表明,该控制器能实现较高的控制精度,满足技术指标要求。详细介绍了控制器电路中的信号变送电路、位置检测电路、主控制电路、输出电路和放大偏置电路的具体设计方案及实现,并就控制器设计中涉及的关键技术进行了详细说明。

关键词:MSP430,鉴相电路,偏置电路,折弯机控制器

中图分类号:TP399

0　引　言

折弯机是一种在钣金制造加工中广泛应用的弯曲机械,通过简单的上下往复直线运动,能制造出各种复杂零件,度、生产效率等,

很高,快的响应时间等,对其软硬件设计都有较高的要求,并且涉及较复杂的控制算法,要求CPU有较强的运算能力等。

本文给出了基于MSP430单片机的折弯机控制器的实现方案,详细介绍了控制器的设计方法及各功能电路,并就设计中的一些注意事项给出了说明。

图2　编码器输出波形

光栅尺的定位精度为0.01mm。

折弯机最大速率为12mm/s。

为实现电气隔离,编码器输出电路后设计有光电隔离电路。为保证计数电路精确计数时对波形的要求,光电隔离后的输出信号采用施密特触发电路进行波形整形,保证隔离整形电路后依旧输出严格正交的方波信号。经隔离整形后,信号的输出波形同图2,不过与原信号存在相位滞后,当选用型号相同的光耦合器后,4路信号有着相同的相位滞后,不影响后续计数电路的设计。

　　b)

c)d)e)

光栅尺的精度为200个脉冲/mm。光栅尺的绝对可控长度为30cm。

1　系统设计

控制器的结构框图如图1所示。

图1　控制器结构框图

2　检测电路设计

对给定的4路差分输出信号A、A 、B、B ,控制器

中A、B用于位置信号检测,A 、B 作为位置校正用信号。因此,

实际电路中,包含有2个相同的检测电路,这是为提高信号检测的精度及可靠性而设计的。位置检测电路包括鉴相电路和计数电路两部分。

有关论文[1]给出了这种利用正交方波鉴相的原理,鉴相电路如图3所示。

系统中,位置信号变送部分(光栅及编码器电路)由第三方提供设计接口,给定的接口参数如下:

a)编码器输出4路差分信号A、A 、B、B ,其中A 、

B 为A、

B的反向信号输出。当通道A的输出波形超

前通道B输出90°时,折弯机正向运动;通道B的输出波形超前通道A输出90°时,为反向运动。A、A 、B、B 均为严格方波,其关系如图2所示。

收稿日期:2004205220;修回日期:2004206230

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