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基于MCS-96系列单片机的数字正弦机研制

时间:12-20 来源:互联网 点击:

  在伺服系统的调试过程中,需要能够准确发送各种测试信号的正弦机。但通常使用的机电正弦机具有难以克服的机械传动空回、死区及波形失真和漂移、装订参数可重复性差等缺点。
  为了克服以上缺点,作者开发了8098数字正弦机。
  1 硬件组成
  8098数字正弦机采用MCS-96系列8098单片机[1,2](也可选用兼容的80C196单片机)和5VASZZ系列DSC模块,以软件方法产生阶跃、等速、周期等速和正弦等信号,通过8255直接16位数字输出,或分精粗各12位数字量分送两个DSC转化为三相模拟电压双通道输出。在此过程中,利用8279显示和控制正弦机的运行状态。8098数字正弦机的硬件组成框图如图1。

图1 8098数池正弦机硬件组成框图
2 软件实现
  8098数字正弦机的大部分功能是利用8098的汇编语言编程实现的,其软件功能框图如图2所示。

图2 8098数字正弦机软件功能框图
  2.1 信号的产生
  
下面以正弦信号的产生为例说明这部分的设计思想。

2.1.1 算法 
正弦运动的实现实质上是按给定周期的正弦函数值,在单位时间送位置偏移置y,然后加上正弦的基值y0,即可得到绕基值按正弦规律变化的位置量A0。由于内存有限,且为了简化程序,设计中采用先计算出1/4个周期的正弦曲线,再通过衔接处理得到整个周期正弦曲线的方法。其中位置偏移量的计算是根据装订的正弦周期值T,计算出单位幅值标准正弦曲线,然后用装订的正弦幅值M乘以每个计算点对应的标准正弦值x,即可得到按正弦规律变化的位置偏移量。[next]

在伺服系统的调试过程中,需要能够准确发送各种测试信号的正弦机。但通常使用的机电正弦机具有难以克服的机械传动空回、死区及波形失真和漂移、装订参数可重复性差等缺点。
为了克服以上缺点,作者开发了8098数字正弦机。
1 硬件组成
  8098数字正弦机采用MCS-96系列8098单片机[1,2](也可选用兼容的80C196单片机)和5VASZZ系列DSC模块,以软件方法产生阶跃、等速、周期等速和正弦等信号,通过8255直接16位数字输出,或分精粗各12位数字量分送两个DSC转化为三相模拟电压双通道输出。在此过程中,利用8279显示和控制正弦机的运行状态。8098数字正弦机的硬件组成框图如图1。

图1 8098数池正弦机硬件组成框图
2 软件实现
  8098数字正弦机的大部分功能是利用8098的汇编语言编程实现的,其软件功能框图如图2所示。

图2 8098数字正弦机软件功能框图
  2.1 信号的产生
  
下面以正弦信号的产生为例说明这部分的设计思想。

2.1.1 算法 
正弦运动的实现实质上是按给定周期的正弦函数值,在单位时间送位置偏移置y,然后加上正弦的基值y0,即可得到绕基值按正弦规律变化的位置量A0。由于内存有限,且为了简化程序,设计中采用先计算出1/4个周期的正弦曲线,再通过衔接处理得到整个周期正弦曲线的方法。其中位置偏移量的计算是根据装订的正弦周期值T,计算出单位幅值标准正弦曲线,然后用装订的正弦幅值M乘以每个计算点对应的标准正弦值x,即可得到按正弦规律变化的位置偏移量。

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(a)DSC三相输出电压随位置变化曲线

(b)位置量随时间变化曲线

(c)DSC输出随时间变化曲线
图4 正弦粗通道DSC输出与时间之间的曲线图解原理
4 结 论
  经两种实验方法测试正常后,8098数字正弦机于1996年7月在重庆望江机器总厂通过现场联调。结果表明,8098数字正弦机各项指标均达到要求,且发送信号的误差明显小于机电正弦机,并克服了原有机电正弦机的许多缺点,功能齐全、运行可靠、操作简便、通用性强、体积小、重量轻,是调试、验收伺服系统特性的一种理想工具。

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