專利名稱：一種電控臺、電控臺控制器及電控臺控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電控臺控制技術(shù)，尤其涉及一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺、電控臺控制器及電控臺控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電控臺控制器，由于采用了電控臺兩個端點的限位開關(guān)作為原點的控制測量信號，在平移過程中要以原點或某個參考點來定位比較困難。如采用兩個端點限位開關(guān)作為原點將存在很大誤差，而要實現(xiàn)幾個微米乃至百分之幾個微米的控制就更難以某個基準(zhǔn)點作參考了。為了達(dá)到精確的原點定位，傳統(tǒng)的電控臺架還采用復(fù)雜的光柵、容柵、磁柵傳感器作為閉環(huán)測量達(dá)到精確原點定位，然而系統(tǒng)設(shè)計過于復(fù)雜，實際應(yīng)用中受到許多限制。
傳統(tǒng)的電控臺控制器均為針對某一種特定規(guī)格的電控臺而設(shè)計控制器，比如要求一維的電控臺需要設(shè)計一維控制器，要求兩維的電控臺則需要設(shè)計有兩維控制器，不同維數(shù)的電控臺需要設(shè)計不同的控制器。這種設(shè)計模式不能將對N維電控臺的控制集中在一臺控制器上進(jìn)行，控制方式呆板，由此帶來的制造成本更是隨著不同的需求不斷增加。
傳統(tǒng)的電控臺系統(tǒng)關(guān)機(jī)后，不保存設(shè)置數(shù)據(jù)、鎖定當(dāng)前位置，傳統(tǒng)的電控臺在主程序中驅(qū)動電控臺，因此，在驅(qū)動電控臺的同時不能執(zhí)行其他任務(wù)，電控臺無法在進(jìn)行其他工作時勻速受控運動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種可精確地原點定位的電控臺，以克服現(xiàn)有技術(shù)定位方式復(fù)雜、定位精度不準(zhǔn)及難以測量等缺陷。
解決上述技術(shù)問題的方案為一種受控于控制器的電控臺，包括移動臺面、絲桿、動力裝置和原點限位開關(guān)，其特征在于還包括與絲桿同軸并固定于動力裝置一側(cè)的手柄和傳感器裝置，所述傳感器裝置接收到的位置信號可被控制器內(nèi)的片上系統(tǒng)接收和處理。
所述傳感器裝置為位置傳感器。
本發(fā)明需要解決的另一技術(shù)問題，在于提供一種用于控制上述電控臺、基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的控制器，以克服現(xiàn)有技術(shù)控制模式復(fù)雜、投入成本高等缺陷。
上述控制器包括片上系統(tǒng)、一端與片上系統(tǒng)的輸入連接而另一端與遠(yuǎn)端PC連接的通訊接口、馬達(dá)驅(qū)動電路、驅(qū)動輸出接口和與片上系統(tǒng)連接的LCD。其特征在于還包括可編程邏輯電路CPLD，片上系統(tǒng)的輸出接可編程邏輯電路的輸入，可編程邏輯電路的輸出接馬達(dá)驅(qū)動電路的輸入，并通過驅(qū)動輸出接口連至受控的電控臺，所述片上系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有控制電控臺原點定位和能使可編程邏輯電路進(jìn)行現(xiàn)場編程以實現(xiàn)確定不同維數(shù)電控臺任意組合的主控程序。
上述CPLD包括片上系統(tǒng)接口、鍵盤輸入接口、馬達(dá)狀態(tài)輸入接口、通訊接口、地址譯碼電路、馬達(dá)輸出接口和若干常用的驅(qū)動門及邏輯門，所述地址譯碼電路包括有譯碼器。
本發(fā)明需要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種利用上述控制器和控制電控臺的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)不能在驅(qū)動電控臺的同時執(zhí)行其他任務(wù)及在執(zhí)行其他任務(wù)時電控臺不能勻速受控運動的缺陷。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟初始化系統(tǒng)；原點定位，即當(dāng)電控臺的絲桿軸與軸向開關(guān)接觸后，電控臺步進(jìn)電機(jī)一側(cè)的手柄上的傳感器接收到信號，信號進(jìn)入控制器，檢測絲桿回轉(zhuǎn)向原點以此作為三維平移臺的原點；入口選擇，即選擇本地鍵盤控制或遠(yuǎn)端通訊控制；當(dāng)選擇鍵盤控制時，包括以下步驟1)設(shè)置程序，即設(shè)置運動限制范圍、自動定位、自動掃描的各項參數(shù)；2)保存各項設(shè)置參數(shù)；3)選擇開始自動定位或自動掃描，則可以開始新的線段，初始化中點掃描初始化中點掃描參數(shù)、修改工作狀態(tài)參數(shù)并啟動時鐘中斷嵌套服務(wù)程序，中斷嵌套服務(wù)程序通過改變工作狀態(tài)參量調(diào)用不同的程序進(jìn)行基于整數(shù)運算的中點掃描、背隙補償；4)中斷嵌套服務(wù)程序執(zhí)行完后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，主程序通過循環(huán)檢測當(dāng)前工作狀態(tài)參量直到電控臺將直線走完；然后回到1)；當(dāng)選擇遠(yuǎn)程通訊時，包括以下步驟1)主程序循環(huán)判斷串口中斷的緩沖里是否有命令；2)如果緩沖里沒有命令，轉(zhuǎn)向第8)步，如果有數(shù)據(jù)則執(zhí)行下一步；3)復(fù)制讀取串口通訊中斷緩沖，即將串口中斷緩沖中的命令復(fù)制到主程序緩沖；4)判斷CRC(循環(huán)冗余碼校驗)是否通過；
5)如果CRC沒通過，通知PC重發(fā)，如果通過了，執(zhí)行下一步；6)操作直線緩沖區(qū)；7)判斷直線緩沖區(qū)是否已滿，即收到通訊字后如果緩沖區(qū)未滿，則提取新的直線段存入緩沖區(qū)，同時通知主機(jī)繼續(xù)通訊，如果緩沖區(qū)已滿，則不通知主機(jī)，主機(jī)自動暫停通訊，然后執(zhí)行下一步；8)判斷是否正在走直線或者直線緩沖區(qū)為空；9)如果正在走直線或者直線緩沖區(qū)為空，返回第1)步；10)如果沒有走直線而且直線緩沖區(qū)不為空，則可以開始走新的直線，初始化中點掃描初始化中點掃描參數(shù)、修改工作狀態(tài)參數(shù)并啟動時鐘中斷嵌套服務(wù)程序，然后返回1)，中斷嵌套服務(wù)程序通過改變工作狀態(tài)參量，調(diào)用不同的程序進(jìn)行基于整數(shù)運算的中點掃描、背隙補償、等待。
所述原點定位步驟如下當(dāng)電控臺絲桿軸向原點限位開關(guān)接觸后，即原點限位開關(guān)閉合，控制器內(nèi)軟件檢測到絲桿軸向原點，然后電機(jī)帶動絲桿回轉(zhuǎn)，以尋找在手柄園周上對應(yīng)位置傳感器的信號，并以此點定位作為三維平移臺的原點。
本發(fā)明的有益效果為一.現(xiàn)有技術(shù)的軸向原點限位開關(guān)的閉合和斷開沒有移動控制精度可言，因而軸向移動控制的精度要達(dá)到幾個微米控制，對于限位開關(guān)是不可能達(dá)到的，本發(fā)明原點定位的獨特裝置和方法保證了測量的準(zhǔn)確度和高精度，本發(fā)明中，當(dāng)軸向限位開關(guān)合上后，通過手柄園周即可將軸向微米級的距離轉(zhuǎn)化為毫米級的距離，便可很方便地被測量，因而可達(dá)到軸向微米級的控制，同樣的移動控制精度下，園周的長度越長，在園周上檢測的要求就越低。軸向移動控制精度與園周上控制精度比例關(guān)系為(導(dǎo)程∶園周長度)，園周長度可以根據(jù)實際需要設(shè)計。
二.本發(fā)明的控制器中采用了可編程邏輯電路，其內(nèi)部可以實現(xiàn)現(xiàn)場編程設(shè)計多種要求的邏輯控制電路，如實現(xiàn)兩相、三相、四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制，可針對應(yīng)用的不同要求實現(xiàn)1維到6維的輸出控制信號，而馬達(dá)驅(qū)動電路根據(jù)1-6維、兩相-四相要求選擇提供6組驅(qū)動電路接口。
三.本發(fā)明控制方法可以在片內(nèi)FLASH中保存設(shè)置，關(guān)機(jī)后再重新開機(jī)，設(shè)置不會丟失；由于采用了中斷嵌套，結(jié)合工作狀態(tài)參量，使得步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動、背隙補償都能在中斷中得以完成；設(shè)置中斷緩沖和主程序緩沖，將中斷緩沖的內(nèi)容復(fù)制到主程序緩沖，操作對主程序緩沖進(jìn)行，從而最大限度地縮短了中斷被關(guān)閉的時間，同時保障在這種復(fù)制發(fā)生之前可以進(jìn)行其他任務(wù)而不會因為來不及處理數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)丟失；在通訊中采用呼叫-應(yīng)答方式。使地片上系統(tǒng)和主機(jī)保持同步，在一定的串口通訊速率下，具有高級別的中斷也不會阻塞串口通訊中斷，另外還采用CRC加強通訊檢錯、出錯重發(fā)的方式加強通訊的糾錯。


圖1是本發(fā)明電控臺的結(jié)構(gòu)示意圖及A向視圖；圖2是原點定位原理圖；圖3是本發(fā)明電控臺控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4-圖7是可編程邏輯電路圖，由于圖幅較大，分成左上部(即圖4)、左下部(圖5)、右上部(圖6)和右下部(圖7)四個部分；
圖8是本發(fā)明控制方法流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
如圖1，本發(fā)明電控臺包括移動臺面3、絲桿4、動力裝置2和原點限位開關(guān)5。其特征在于還包括與絲桿同軸并固定于動力裝置一側(cè)的手柄1和傳感器裝置6，所述傳感器裝置6為常用的位置傳感器，其接收到的位置信號可被控制器的電路接收和處理，動力裝置2可以是兩相、三相、四相步進(jìn)電機(jī)。
手柄1可以手動旋轉(zhuǎn)機(jī)械電控臺(架)的位置，同時在手柄A向視圖可以看到位置傳感器6，表示位移被機(jī)械放大的信號，因此能更精確地表示原點的位置。電控臺(架)的動力裝置(步進(jìn)電機(jī))2可以是兩相、三相、四相步進(jìn)電機(jī)。絲桿4帶動臺面移動，軸向原點限位開關(guān)5接觸時表示電控臺移動至端點。對于絲桿旋轉(zhuǎn)1周(軸向移動0.5mm)，在手柄上的長度為(手柄直徑×π)，也就是0.5mm的距離被放大至(手柄直徑×π)的長度，這樣，對于原點定位帶來了具有很高的精度。結(jié)合圖2可以更清楚地理解原點定位的原理。圖2的上部為手柄上的園周原點信號，下部為絲桿的軸向原點信號，每一個園周原點信號脈沖表示絲桿轉(zhuǎn)動了一周。軸向原點信號有一定誤差，如圖2虛線脈沖位置，當(dāng)軸向原點信號在兩個園周原點信號之間漂移，控制器可以檢測到正確的園周原點信號。當(dāng)軸向限位開關(guān)接觸時，控制器判斷并確認(rèn)了軸向原點并控制絲桿反轉(zhuǎn)通過園周上的位置傳感器去尋找園周原點信號作為定位原點。圖中b表示軸向原點的距離誤差，由于限位開關(guān)與絲桿接觸時的彈力不定，b值總是存在的。c表示反轉(zhuǎn)距離，則反轉(zhuǎn)尋點實際上只要找到這個固定原點即可。當(dāng)找到這一點后，控制器便控制絲桿停止轉(zhuǎn)動，從而在手柄園周上確定了定位原點，并作為以后精度的檢測起點。
如圖3，控制電控臺操作的控制器包括片上系統(tǒng)、一端與片上系統(tǒng)的輸入連接而另一端與遠(yuǎn)端PC連接的通訊接口RS232、馬達(dá)驅(qū)動電路、驅(qū)動輸出接口和與片上系統(tǒng)連接的LCD和可編程邏輯電路CPLC。片上系統(tǒng)的輸出接可編程邏輯電路的輸入，可編程邏輯電路的輸出接馬達(dá)驅(qū)動電路的輸入，并通過驅(qū)動輸出接口連至受控電控臺。所述片上系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有主控程序，n維電控臺可以由x軸、y軸、z軸、u旋轉(zhuǎn)軸、v旋轉(zhuǎn)軸、w旋轉(zhuǎn)軸、任意組合固定。片上系統(tǒng)內(nèi)編制了主控軟件，可以實現(xiàn)對n維電控臺(架)的操作，通過可編程邏輯電路在電路內(nèi)部可以現(xiàn)場編程方法確定控制對象，n維電控臺(架)的不同控制方法，不同控制維數(shù)。通過LCD可以顯示當(dāng)前電控臺位移數(shù)據(jù)和設(shè)置的坐標(biāo)位置，以及限定移動的區(qū)域參數(shù)。通過A/D轉(zhuǎn)換接口可以測量±1.25v電壓信號(分辨率為1μv)。通過接口電路可以與計算機(jī)連接實現(xiàn)控制，控制電控臺(架)作復(fù)雜的軌跡移動。馬達(dá)驅(qū)動電路根據(jù)1～6維要求和兩相～四相控制要求可有選擇地提供1組到6組馬達(dá)驅(qū)動電路接口。鍵盤輸入，通過面板上8個功能鍵組合可設(shè)置n維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，設(shè)置的n維坐標(biāo)限定工作區(qū)域范圍，對限定工作區(qū)域之外進(jìn)行軟件操作的保護(hù)，可設(shè)置和控制9個坐標(biāo)點數(shù)據(jù)的存放和調(diào)用，可設(shè)置和控制10條直線運動軌跡。A/D轉(zhuǎn)換接口，電動控制臺(架)經(jīng)常是用于科學(xué)儀器測量和光學(xué)儀器測量，本設(shè)計提供了±1.25v(分辨率為1μv)測量接口。
可編程邏輯電路內(nèi)部可以現(xiàn)場編程設(shè)計多種要求的邏輯控制電路，如圖4-圖7，CPLD包括片上系統(tǒng)接口MCUP[7:0]、鍵盤輸入接口KEYX[7:0]、馬達(dá)狀態(tài)輸入接口MOTORS[7:0]、通訊接口RS232(反映在圖4中為引腳MCUTX、MCURX、PCRX、PCTX，其中MCUTX和MCURX是接片上系統(tǒng)，PCRX和PCTX接PC機(jī))、地址譯碼電路8、馬達(dá)輸出接口9和若干常用的驅(qū)動門及邏輯門，所述地址譯碼電路包括有譯碼器10。通過鍵盤接口KEYX[7:0]，將不同組合的信息通過地址譯碼電路8作用于馬達(dá)輸出接口9，馬達(dá)狀態(tài)輸入接口MOTORS[7:0]可將一些狀態(tài)如原點信號等通過片上系統(tǒng)數(shù)據(jù)線傳給片上系統(tǒng)，而片上系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)總線將片上系統(tǒng)的控制命令送至馬達(dá)輸出接口9，以使與馬達(dá)輸出接口連接的馬達(dá)驅(qū)動電路工作，如圖示，馬達(dá)輸出接口設(shè)計有六組，其中上面三組為正常使用時的設(shè)置，每一組共8根控制信號輸出線，因而總共有24根控制信號輸出線，按圖6從上到下的順序，分別輸出X軸、Y軸、Z軸、U軸、V軸、W軸的驅(qū)動信號(如X軸的輸出信號線為MOTORX0-MOTORX3，而Y軸的輸出信號線為MOTORY0-MOTORY3，以下類推)，即每一向軸由4根控制信號輸出線驅(qū)動，因而可以組合不同相數(shù)馬達(dá)和不同維數(shù)的軸，根據(jù)不同對應(yīng)用途，改變控制電路的功能，在電路內(nèi)部可實現(xiàn)6維兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制，即馬達(dá)X使用MOTORX一組信號輸出線，同理，馬達(dá)Y、馬達(dá)Z、馬達(dá)U、馬達(dá)V、馬達(dá)W都分別使用了其中的一組控制信號輸出線，而6維三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制則是使馬達(dá)X、Y、Z、U、V、W分別使用4根線中的3根控制信號，作為一組輸出線，同理，6維四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制使用4根線控制信號作為一組。在電路內(nèi)部可針對應(yīng)用的不同要求，實現(xiàn)輸出1維～6維的控制信號，適合不同的用途要求。而下面圖7中的三組接口電路為擴(kuò)展備用，如可以用于鍵盤的鍵擴(kuò)展，D/A轉(zhuǎn)換接口或地址線的擴(kuò)展等功能。
控制器內(nèi)片上系統(tǒng)內(nèi)置的主控軟件流程圖如圖8，首先開始初始化系統(tǒng)10，即初始化片上系統(tǒng)用到的寄存器和全局變量，如設(shè)置時鐘頻率、程序入口地址、數(shù)據(jù)指針、棧指針，設(shè)置中斷程序的相關(guān)中斷寄存器的數(shù)據(jù)，設(shè)置通訊控制寄存器確定通訊速率、工作模式，設(shè)置定時中斷寄存器，控制定時中斷周期，設(shè)置各輸入輸出狀態(tài)，設(shè)置程序狀態(tài)字。
然后執(zhí)行對電控臺的原點定位20，控制電控臺絲桿沿軸向移動，當(dāng)絲桿軸上一預(yù)先設(shè)定的點與原點限位開關(guān)接觸后，即原點限位開關(guān)閉合，位于步進(jìn)電機(jī)一側(cè)手柄上的光電接收裝置接收到光電信號，程序接收此信號并確認(rèn)檢測到絲桿軸向原點，然后控制絲桿回轉(zhuǎn)，以尋找在手柄園周上對應(yīng)的絕對原點，然后以此原點定位為三維平移臺的原點，同時使電機(jī)停轉(zhuǎn)。
電機(jī)停轉(zhuǎn)后，準(zhǔn)備開始對電控臺進(jìn)行操作，必須先進(jìn)行入口選擇30，即選擇本地鍵盤控制或遠(yuǎn)端通訊控制；當(dāng)選擇鍵盤控制31時首先設(shè)置程序311，即設(shè)置運動限制范圍、自動定位、自動掃描的各項參數(shù)；選擇開始定位或掃描則可以開始讓電控臺走新的線段，初始化中點掃描參數(shù)及修改工作狀態(tài)參數(shù)312，執(zhí)行初始化中點掃描操作，初始化中點掃描操作是新的線段的開始，它啟動時鐘中斷，即進(jìn)入時鐘中斷嵌套服務(wù)程序313，在系統(tǒng)時鐘中斷中驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、并通過中斷嵌套服務(wù)程序通過改變工作狀態(tài)參量，調(diào)用不同的程序進(jìn)行基于整數(shù)運算的中點掃描、背隙補償、等待。中斷嵌套服務(wù)程序執(zhí)行的操作是在不同的中斷中完成的，前一個操作完成后觸發(fā)下一個中斷，通過嵌套的方式使所有的操作按序執(zhí)行。所謂背隙是指絲桿上的齒輪和平移臺上的齒輪之間總存在的一些空隙，而且由于空隙的方向不定，這必然會造成誤差，通過背隙補償，可以控制操作結(jié)束時總是讓絲桿的某一個面與平移臺接觸，從而克服了絲桿和平移臺兩個方向移動時造成的不同絲桿面與平移臺基礎(chǔ)的間隙誤差。中斷嵌套服務(wù)程序的優(yōu)先級高于主程序，任何時候只要中斷打開了并且中斷事件發(fā)生了，片上系統(tǒng)就轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，因而保證了在中斷中驅(qū)動的電控臺在主程序執(zhí)行其他任務(wù)的時候也能勻速受控運動，中斷程序執(zhí)行完后主程序從被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行下去，因此片上系統(tǒng)可以在同時執(zhí)行多個任務(wù)。
中斷服務(wù)程序執(zhí)行完后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，通過循環(huán)檢測當(dāng)前工作狀態(tài)參量等到到電控臺將直線走完314；然后回到設(shè)置程序310；保存各項設(shè)置參數(shù)315；當(dāng)選擇遠(yuǎn)程通訊時32主程序首先判斷串口通訊中斷程序的緩沖里是否有命令322，如果緩沖里沒有命令，轉(zhuǎn)向327步，如果有命令則執(zhí)行下一步323，復(fù)制讀取串口通訊中斷緩沖，即將串口中斷緩沖中的內(nèi)容復(fù)制到主程序緩沖。由于系統(tǒng)要同時進(jìn)行多個操作，串口通訊放在中斷中，當(dāng)串口通訊字到達(dá)時，串口通訊的中斷發(fā)生，串口通訊中斷服務(wù)程序?qū)⑼ㄓ嵶挚截惖酱谕ㄓ嵵袛嗟膶Ｓ镁彌_區(qū)中，當(dāng)主程序完成其他操作后就來檢查這個緩沖區(qū)，主程序先關(guān)閉串口通訊中斷.當(dāng)發(fā)現(xiàn)緩沖區(qū)中有整條命令的時候，為防止主程序和中斷程序同時操作串口通訊中斷的專用緩沖區(qū)造成混亂，主程序然后把串口通訊中斷的專用緩沖區(qū)中的命令拷貝到屬于主程序的串口通訊中斷的專用緩沖區(qū)的后備緩沖區(qū)中，最后打開串口通訊中斷，因而大大縮短了中斷服務(wù)程序被關(guān)閉的時間，使之小于通訊字到達(dá)的間隔時間，不會因此造成通訊字丟失。
324步判斷CRC是否通過，如果未通過，執(zhí)行328步，通知PC重新發(fā)送，如果通過了，執(zhí)行325步，操作直線緩沖區(qū)，第326步，判斷直線緩沖區(qū)是否已滿，如果未滿，執(zhí)行329步，即收到通訊字后如果緩沖區(qū)未滿，提取新的直線段存入緩沖區(qū)，同時通知主機(jī)繼續(xù)通訊，如果緩沖區(qū)已滿，不通知主機(jī)，主機(jī)自動暫停通訊，然后執(zhí)行327步，判斷直線緩沖區(qū)為空還是正在走直線，如果正在走直線或直線緩沖區(qū)為空，返回執(zhí)行322步，否則開始走新的直線，即初始化中點掃描參數(shù)、修改工作狀態(tài)參數(shù)，啟動系統(tǒng)時鐘中斷，執(zhí)行時鐘中斷嵌套服務(wù)程序，驅(qū)動電動臺方法和鍵盤控制時的一樣。主程序完成初始化中點掃描后就回到322步，此時由時鐘中斷嵌套服務(wù)程序驅(qū)動電動臺，主程序執(zhí)行串口通訊、CRC校驗、命令解釋等等其他任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制器，包括片上系統(tǒng)、一端與片上系統(tǒng)的輸入連接而另一端與遠(yuǎn)端PC連接的通訊接口、馬達(dá)驅(qū)動電路、驅(qū)動輸出接口和與片上系統(tǒng)連接的LCD，其特征在于還包括可編程邏輯電路，片上系統(tǒng)的輸出接可編程邏輯電路的輸入，可編程邏輯電路的輸出接馬達(dá)驅(qū)動電路的輸入，并通過驅(qū)動輸出接口連至受控的電控臺，所述片上系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有控制電控臺原點定位和能使可編程邏輯電路進(jìn)行現(xiàn)場編程以實現(xiàn)確定不同維數(shù)電控臺任意組合的主控程序。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制器，其特征在于所述可編程邏輯電路包括片上系統(tǒng)接口MCUP[7:0]、鍵盤輸入接口KEYX[7:0]、馬達(dá)狀態(tài)輸入接口MOTORS[7:0]、通訊接口RS232、地址譯碼電路(8)、馬達(dá)輸出接口(9)和若干驅(qū)動門及邏輯門，所述地址譯碼電路包括有譯碼器(10)，所述鍵盤接口KEYX[7:0]可將不同組合的信息通過地址譯碼電路(8)作用于馬達(dá)輸出接口(9)，所述馬達(dá)狀態(tài)輸入接口MOTORS[7:0]可將馬達(dá)狀態(tài)信息通過片上系統(tǒng)數(shù)據(jù)線傳給片上系統(tǒng)，所述片上系統(tǒng)接口可通過數(shù)據(jù)總線與片上系統(tǒng)雙向通訊以將片上系統(tǒng)的控制命令送至譯碼電路(9)，所述譯碼電路的輸出接至馬達(dá)輸出接口。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制器，其特征在于所述馬達(dá)輸出接口可設(shè)計為1～6組中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制器，其特征在于所述片上系統(tǒng)還可包括與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集測量裝置連接的A/D轉(zhuǎn)換接口，用于接收和處理電信號。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制器，其特征在于所述片上系統(tǒng)還與鍵盤連接，實現(xiàn)鍵盤控制。
6.一種可精確地原點定位的電控臺，受控于電控臺控制器，包括移動臺面、絲桿、動力裝置和原點限位開關(guān)，其特征在于還包括與絲桿同軸并固定于動力裝置一側(cè)的用于原點定位的手柄和傳感器裝置，所述傳感器裝置接收到的位置信號可被控制器接收和處理。
7.如權(quán)利要求6所述的一種可精確地原點定位的電控臺，其特征在于所述傳感器裝置為位置傳感器或角度傳感器。
8.一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制方法，其特征在于包括以下步驟初始化系統(tǒng)；原點定位；入口選擇，即選擇本地鍵盤控制或遠(yuǎn)端通訊控制；當(dāng)選擇鍵盤控制時，包括以下步驟1)設(shè)置程序，即設(shè)置運動限制范圍、自動定位、自動掃描的各項參數(shù)；2)保存各項設(shè)置參數(shù)；3)選擇開始自動定位或自動掃描，則可以開始新的線段，初始化中點掃描初始化中點掃描參數(shù)、修改工作狀態(tài)參數(shù)并啟動時鐘中斷嵌套服務(wù)程序，中斷嵌套服務(wù)程序通過改變工作狀態(tài)參量調(diào)用不同的程序進(jìn)行基于整數(shù)運算的中點掃描、背隙補償；4)中斷嵌套服務(wù)程序執(zhí)行完后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，主程序通過循環(huán)檢測當(dāng)前工作狀態(tài)參量直到電控臺將直線走完；然后回到1)；當(dāng)選擇遠(yuǎn)程通訊時，包括以下步驟1)主程序循環(huán)判斷串口中斷的緩沖里是否有命令；2)如果緩沖里沒有命令，轉(zhuǎn)向第8)步，如果有數(shù)據(jù)則執(zhí)行下一步；3)復(fù)制讀取串口通訊中斷緩沖，即將串口中斷緩沖中的命令復(fù)制到主程序緩沖；4)判斷CRC循環(huán)冗余碼校驗是否通過；5)如果CRC沒通過，通知PC重發(fā)，如果通過了，執(zhí)行下一步；6)操作直線緩沖區(qū)；7)判斷直線緩沖區(qū)是否已滿，即收到通訊字后如果緩沖區(qū)未滿，則提取新的直線段存入緩沖區(qū)，同時通知主機(jī)繼續(xù)通訊，如果緩沖區(qū)已滿，則不通知主機(jī)，主機(jī)自動暫停通訊，然后執(zhí)行下一步；8)判斷是否正在走直線或者直線緩沖區(qū)為空；9)如果正在走直線或者直線緩沖區(qū)為空，返回第1)步；10)如果正在沒有走直線而且直線緩沖區(qū)不為空，則可以開始走新的直線，初始化中點掃描初始化中點掃描參數(shù)、修改工作狀態(tài)參數(shù)并啟動時鐘中斷嵌套服務(wù)程序，然后返回1)，
9.如權(quán)利要求8所述的一種基于片上系統(tǒng)和可編程邏輯電路的電控臺控制方法，其特征在于所述原點定位步驟如下當(dāng)電控臺絲桿軸與原點限位開關(guān)接觸后，即原點限位開關(guān)閉合，此信號被傳入電控臺控制器；控制器內(nèi)軟件檢測到絲桿軸向原點，然后電機(jī)帶動絲桿回轉(zhuǎn)，位于步進(jìn)電機(jī)一側(cè)手柄上的位置傳感器裝置接收到信號，以尋找在手柄圓周上對應(yīng)的原點，然后以此原點定位為三維平移臺的原點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電控臺、電控臺控制器及電控臺控制方法，電控臺上設(shè)置有用于原點定位的手柄和傳感器裝置，其接收到的位置信號可被控制器內(nèi)的測量裝置接收和處理。本發(fā)明原點定位的獨特裝置保證了測量的準(zhǔn)確度和高精度，本發(fā)明控制器中采用了可編程邏輯電路實現(xiàn)現(xiàn)場編程設(shè)計多種要求的邏輯控制電路，本發(fā)明控制方法在片內(nèi)FLASH中保存設(shè)置，關(guān)機(jī)后再重新開機(jī)，設(shè)置不會丟失；采用了中斷嵌套，使得步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動、背隙補償都能在中斷中得以完成；設(shè)置中斷緩沖和主程序緩沖，將中斷緩沖的內(nèi)容復(fù)制到主程序緩沖，最大限度地縮短了中斷被關(guān)閉的時間。
文檔編號G05B19/05GK1734383SQ200410053578
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者王志宏, 喬常青 申請人:上海市計算技術(shù)研究所