平行缝焊机控制系统的研制

文章摘要：平行缝焊机控制系统的研制 山东青岛科技大学信息与控制工程学院（266042） 魏权利 李丽萍 平行缝焊机用于封装集成电路芯片。目前我国使用的封装集成电路芯片的设备基本来自于美国和日本等国家，价格昂贵，因此使其变得国产化、价位低具有深远的意义。 １ 系统的主要组成与功能 系统由上位机（ＰＣ机）和下位机（单片机）两部分组成，硬件结

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平行缝焊机控制系统的研制 山东青岛科技大学信息与控制工程学院（266042） 魏权利 李丽萍

平行缝焊机用于封装集成电路芯片。目前我国使用的封装集成电路芯片的设备基本来自于美国和日本等国家，价格昂贵，因此使其变得国产化、价位低具有深远的意义。
１ 系统的主要组成与功能

系统由上位机（ＰＣ机）和下位机（单片机）两部分组成，硬件结构如图１所示。

上位机（ＰＣ机）软件采用可视化编程语言ＶＢ６．０开发，使用ＭＳｃｏｍｍ控件完成ＰＣ机与单片机的数据通信，传送控制信息、状态信息和焊接参数；并利用ＶＢ６．０具有的对各种数据库的操作能力实现焊接的人性化。下位机（单片机）通过串行接口接收ＰＣ机发送的命令，启动工作程序，控制６个步进电机（其中ｘ轴两个、ｙ轴１个、ｚ轴两个，旋转θ轴１个），通过丝杠将电机的角位移转换为线位移，带动焊接电极按设计的轨迹运行，并实时向ＰＣ机传送当前的运行状态。系统的主要功能有： ①上位机实时监视下位机的工作状态，控制下位机的工作过程；设置下位机的工作参数，接收和发送数据信息、控制信息和状态信息；记录历史芯片的焊接参数；系统在重新上电时，将最新的焊接参数作为本次焊接参数的默认值；进行数据处理并显示数据和工作状态，指导操作过程； ②下位机控制６个步进电机的运转，最终控制焊接电极的移动；控制焊接功率的大小并实现间歇控制；实现焊接电极的微调。 ③系统的各焊接轴方向精度不得低于０．１ｍｍ。

２ 系统资源利用及通信机理

２．１ 系统资源的利用

为充分利用ＰＣ机强大的数据处理能力、海量的存储空间，有效地发挥单片机数据存储器的作用，必须合理地分配系统资源。具体做法之一是ＰＣ机在发送焊接数据时，将其以浮点数存储的焊接参数根据步进电机的步角和丝杠比转换为脉冲数发送给单片机；二是当脉冲数占用的位数略大于单字节整数倍Ｎ位时，在满足精度要求的前提下有：发送的数据＝原数据／２Ｎ，这时对发送数据取整，单片机接收到该整数数据后，左移Ｎ位便可恢复真实数据。这样既提高了通信效率，又减小了对单片机ＲＡＭ的占用。

２．２ 系统通信协议

波特率设置为４８００ｂｐｓ；数据帧结构设置为：起始位１ｂｉｔ，数据位８ｂｉｔ，停止位１ｂｉｔ。

ＰＣ机向单片机发送的信息包包括数据信息包和控制信息包。数据信息包结构为：以"Ｓ"字符开头，其后为２２字节的１６进制数。发送时按ＡＳＣＩＩ码格式（文本格式）发送，实际发送４４个ＡＳＣＩＩ码。下位机正确收到后，向ＰＣ机发"Ｋ"作为确认应答信号。若在规定的时间内，ＰＣ机未收到"Ｋ"信号，则重发。若三次未成功，则在屏幕上给出显示信息。ＰＣ机必须保证４４个ＡＳＣＩＩ码的包长度，以免系统误动。控制信息包结构为：以大写"Ｏ"开始，其后为单字节１６进制数的控制字，实际发送两个字节ＡＳＣＩＩ码，也是以"Ｋ"作为应答信号，采用等比码３／８。发送时高位在前，低位在后。

ＰＣ机从单片机接收的信息包结构的主要内容为数据信息和状态信号，且数据信息和状态信息被同时发送。该信息包以"Ｓ"开头，其后为３２个１位１６进制数的ＡＳＣＩＩ码，以"Ｋ"作为结束信号。若ＰＣ机收到单片机发来的完整信息包，则有屏幕提示，指示用户进行操作。

以上的信息由双字节数、单字节数混合构成，信息包的头与尾均采用非十六进制的ＡＳＣＩＩ码字符，以示区分。接收方则按照协议双方规定的算法进行解包，发送方按照双方规定的数据结构组包。

３ 下位机的主要组成模块及设计思想

３．１ 通信模块

通信模块的硬件组成由于仅使用了一片ＭＡＸ２３２完成电平的转换功能而变得较为简单，免去了一般芯片使用±１２Ｖ～１５Ｖ电压带来的麻烦，而且与ＰＣ机的连接方式是最为简单的，不需要进行硬握手，大量的工作都由软件完成。 其主要程序设计方法如下：

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