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1 引言 氣動標記機廣泛應用于銘牌、各種零部件及汽車大梁，但隨著需求變化，對標記機的穩定性、便攜性、多任務性提出了更高要求。標記軟件由以前的DOS系統升級到Win98、Win2000，WinXP等版本，功能越來越復雜，然而，硬件設計幾乎沒有變化。 由于普通標記機控制系統的標記專用軟件將圖形信息轉化為脈沖信息后需通過I/O接口(ISA、PC擴展卡或并口)輸出至驅動控制板，然后再由驅動電路執行機構工作。但目前大多數個人PC機、筆記本電腦都取消并口、串口配置的擴展I/O卡，而使用IJSB接口。普通標記機的PWM信號采用555振蕩器和多個阻容元件構成一個無穩態的占空比和頻率均可調的多諧振蕩器，當調整PWM信號時，打開控制箱，則通過調節兩只可調電阻調整PWM信號的頻率和占空比。為了解決上述標記機控制系統存在的缺點，采用單片機ATmegal6和USB轉換RS232接口器件CH341T組成通信接口，標記控制系統升級到USB接口：采用ATmegal6的相頻修正PWM替換555振蕩電路，可直接通過PC軟件修正PWM信號的頻率和占空比，使得PWM信號調整便捷。 2 ATmegal6相位與頻率修正PWM模式 ATmegal6相位與頻率修正PWM模式是一種頻率與占空比精確的PWM信號。采用固定TOP值的工作模式，即16種PWM波形產生模式的模式8，簡稱相頻修正PWM模式。 相頻修正PWM模式基于雙斜坡操作，其工作時序如圖1所示。TCNTn重復從BOTTOM計數到TOP，然后又從TOP返回至BOTTOM。在一般比較輸出模式下，當TCNTn向TOP計數時，若TCNTn與OCRlx相匹配，OClx清零，并置為低電平;當TCNTn向BOTTOM計數時，若TCNTn與OCRlx相匹配，OC1x置為高電平，工作于反向輸出比較時正好相反。比較單元在OClx引腳輸出PWM波形，其輸出PWM的頻率 變量N是分頻因子(1、8、64、256或1024);變量fclk為CPU時鐘;變量TOP是計數器最大值。如果PwM工作頻率已知 ，則當TOP確定后，調整OCRlx值。即調整占空比來獲得所需的PWM波形。采用固定TOP值工作模式時，建議使用ICRl寄存器定義TOP，這樣OCRlA就可采用OC1A輸出的PWM(共用相同4氣動標記機控制系統軟件設計采用改進后的標記機控制系統的軟件設計分為安裝在PC上的人機交互界面和燒寫ATmegal6的實時控制軟件。其前者負責把圖形信息轉換成脈沖信息及設置標記機運動相關參數，如速度、PWM頻率和占空比等;后者負責接收PC發送的信息，并進行相關處理，再將當前硬件信息返回到PC。傳輸的信息分為兩大類：一類是帶固定信息頭和固定信息尾的普通數據幀;另一類是無信息頭和無信息尾的脈沖數據幀信號。這樣可以大大減少在標記過程中的數據發送量，降低ATmegal6在實時標記過程中斷脈沖輸出任務處理接收串口數據的次數，使得執行機構運動更流暢。有信息頭和信息尾的數據幀結構為：表1所示的主任務數據幀結構和表2所示的次任務數據幀結構。表2中的參數信息的字節個數是根據次任務識別信息區分是否帶參數或帶參數的字符個數。 步進電機的步進間隔時間是離散的，速度控制實質是控制步進電機產生步進間隔時間，使步進電機按給定的速度工作。若Ti為相鄰兩次走步間的時間間隔(秒)，Vi為進給一步后的末速度(步/秒)，a為下一步加速度。則利用 等式，計算相鄰兩步問的時間間隔。由于計算比較繁瑣，因此，一般不采用在線計算控制速度，而是采用離線計算求得各個Ti，通過延時時間表把Ti編人程序中，然后按照表地址依次取出下一步進給的值，通過延時程序或定時器產生給定的時間間隔，發出相應的走步命令即可計算相鄰兩步問的時間間隔。圖4為該標記控制系統的軟件流程。 ATmegal6的基準時鐘采用11.059 2 MHz無源晶體振蕩器。串口通訊協議為波特率19 200 bit/s,8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗位。驅動器使用M542型(64細分)，57BYG步進電機。最大標記幅面滿足260 mm×260 mm，數字/字母(4 mm高)的刻寫速度3-6個/秒。該系統適用于平面、旋轉、平面一旋轉混合式標記。 5 結語 基于ATmegal6和CH341T改進的標記機控制系統大大緩解PC機的工作負擔;應用基于ATmegal6的相頻修正PWM模式，可通過軟件調整高頻電磁閥所需的PWM信號;使用TIPl22三極管替換直流繼電器后，驅動電路更簡便和便宜。標記控制軟件從原來常用的并口模式或插擴展卡的模式升級到USB模式，適合于臺式PC機和筆記本電腦.現已實現多標記頭在一臺PC機控制下的異步工作。 |
