二維動(dòng)作控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
　
一、基礎(chǔ)簡介
二維動(dòng)作控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是集動(dòng)作控制卡、單片機(jī)研發(fā)控制板、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)電源、XY控制平臺(tái)及動(dòng)作控制系統(tǒng)于一體的理想教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。XY控制臺(tái)是一個(gè)應(yīng)用滾珠絲杠傳動(dòng)的模型塊化十字作業(yè)臺(tái)，可以完成平面內(nèi)X、Y軸方向的動(dòng)作控制，用來完成目標(biāo)軌跡和動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)系統(tǒng)含有概括基于軸的控制、基于坐標(biāo)系的控制、命令編輯和運(yùn)行、數(shù)控代碼編輯和運(yùn)行、復(fù)雜動(dòng)作軌跡控制。

二、技術(shù)功能
1.定位精確度：0.4mm
2.X軸有效行程：230mm；Y軸有效行程：230mm；最大動(dòng)作速度：20mm／s；最大動(dòng)作加快速度度：1g
3.寫入電源：220V±10％(50Hz)
4.作業(yè)環(huán)境：溫度（℃）-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度<85％(25℃) 海拔<4000m
5.裝置容量（KV）：≤1．2kVA
6.外觀尺寸：45cm*45cm*75cm
三、系統(tǒng)構(gòu)造及構(gòu)成
二維動(dòng)作控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要采用步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)和電腦桌兩部分構(gòu)成，構(gòu)造框圖如下圖所示：

系統(tǒng)構(gòu)造框圖
1.對(duì)象模型塊
步進(jìn)電機(jī)二個(gè)：應(yīng)用二個(gè) 2 相步進(jìn)電機(jī)，分別為 XY 兩個(gè)方向布置，X 軸動(dòng)作行程為 230mm，Y 軸動(dòng)作行程為 230mm。
2.51 單片機(jī)研發(fā)控制板
單片機(jī)研發(fā)控制板，主 CPU 為 AT89S52，帶下載連接口（編程電纜，編程系統(tǒng)），全部連接口資源引出，供用戶使用。并配備相應(yīng)控制開關(guān)按鈕。
3.動(dòng)作控制卡一塊
(1)32 位 PCI 總線，即插即用
(2)全部寫入、輸出均應(yīng)用光耦隔離,抗干擾性強(qiáng)
(3)2 軸伺服/步進(jìn)電機(jī)控制，每軸可單單獨(dú)動(dòng)作，互不影響
(4)脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1% 最大脈沖輸出頻率為 2MHz
(5)脈沖輸出可用單脈沖（脈沖+方向）或雙脈沖（脈沖+脈沖）方法梯形加/減慢速度
(6)隨意 2 軸直線插補(bǔ)最大插補(bǔ)速度 1MHz
(7)動(dòng)作中可以就地實(shí)時(shí)讀出邏輯位置、實(shí)際位置、驅(qū)動(dòng)速度24 路數(shù)字寫入，12 路輸出
(8)每軸兩個(gè)限位寫入，可設(shè)定成無效，作為通用寫入使用支持在一個(gè)系統(tǒng)中使用多達(dá) 16 個(gè)控制卡
(9)支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE 等實(shí)操系統(tǒng)
4.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：二個(gè)
(1)輸出電流（A）：最大電流（A）為 2A
(2)輸出方法：光光耦合器?開路集電極輸出
5.穩(wěn)壓直線DC電源：一個(gè)
(1)輸出電流（A）：最大輸出電流（A）為 5A 輸出電壓（V）：24V
(2)輸出功率（W）：120w
6.動(dòng)作控制卡連接口板：一塊
為動(dòng)作控制卡提供連接口端子，可按照自己的需要實(shí)行相應(yīng)的接線，完成接線的靈活及開放性。
7.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)信號(hào)連接口板：一塊
用以完成單片機(jī)和動(dòng)作控制卡與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的信號(hào)連接，在同一時(shí)刻只能一種控制起作用。
8.計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值一臺(tái)(用戶自備)
用來裝配單片機(jī)包括研發(fā)環(huán)境 KEIL C、編程下載系統(tǒng)，主要完成程序的編寫、修改、編譯、系統(tǒng)擬真等功能，最后經(jīng)過編程下載系統(tǒng)裝載到單片機(jī)內(nèi)部 FLASH ROM 中運(yùn)行。還用來運(yùn)行控制卡上位系統(tǒng)的研發(fā)、運(yùn)行。
硬件配備：基礎(chǔ)配備要求 P4 3.OG 以上，內(nèi)部存儲(chǔ)至少為 256M，至少有一個(gè) USB 連接口、一個(gè)并行口、一個(gè)Rs232 串行口和一個(gè)空閑 PCI 插槽。實(shí)操系統(tǒng)：Windows系統(tǒng)。
9.單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)：
系統(tǒng)配備 2000/xp/win7/win10 等實(shí)操平臺(tái)的單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，支持匯編、C51 語言編譯、調(diào)節(jié)測(cè)試；單片機(jī)在線下載系統(tǒng)等。
10.實(shí)驗(yàn)室智能電源安全管理系統(tǒng)：
(1)設(shè)備可以使用手機(jī)wifi/4G/3G/2G 全球化遠(yuǎn)程控制。
(2)可設(shè)定定時(shí)，分享，狀態(tài)反饋，場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)，分享等功能，千里之外均可以控制，完成設(shè)備智能化電源、互聯(lián)網(wǎng)化管理；
(3)支持權(quán)限管理功能，應(yīng)用主賬戶管理機(jī)制，安全，便利。
(4)手機(jī)系統(tǒng)支持安卓，蘋果IOS；
(5)支持無互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制；
(6)可遠(yuǎn)程控制單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備的開啟與關(guān)閉；
(7)可遠(yuǎn)程監(jiān)控單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；
(8)可遠(yuǎn)程定時(shí)預(yù)約單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備實(shí)行實(shí)驗(yàn)。
四、單片機(jī)創(chuàng)新模型塊資源
(1)用戶CPU（51單片機(jī)最小系統(tǒng)），40芯鎖緊插頭座，I/O口資源全部引出。配備STC90C516RD+單片機(jī)。支持USB取電。
(2)RS232串行通訊口（用來RS232通訊實(shí)驗(yàn)或給STC系列單片機(jī)在線編程）
(3)USB轉(zhuǎn)串通訊口（用來RS232通訊實(shí)驗(yàn)或給STC系列單片機(jī)在線編程）
(4)8組單單獨(dú)按鈕開關(guān)模型塊
(5)8組LED發(fā)光二極管模型塊
(6)可調(diào)電壓（V）模型塊（0~3.3V或0~5V可調(diào)）
(7)射極跟隨器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K
(8)蜂鳴器模型塊
(9)TLC549串行A/D變換模型塊
(10)LCD16*02液晶連接口（背光可調(diào)）
(11)LCD128*64液晶連接口（背光可調(diào)）
(12)DC5V直線DC電源寫入連接口（內(nèi)正外負(fù)），帶開關(guān)控制，加0.5A保險(xiǎn)絲過流保護(hù)
(13)DC5V/3.3V轉(zhuǎn)連接口（大金孔，小金孔，多組插針，便利各種電源連接口連接）
(14)ISP下載連接口，用來ATMEL公司AT89S5X系列單片機(jī)芯片在線編程，需配備專用ISP下載線。
(15)創(chuàng)新模型塊拓展連接口
五、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K（選配）
(1)傾斜檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(2)觸摸檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(3)紫外檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(4)振動(dòng)檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(5)數(shù)字光強(qiáng)度測(cè)量試驗(yàn)儀設(shè)計(jì)
(6)人體紅外感應(yīng)模型塊
(7)凝露檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(8)火焰檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(9)氣體檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
(10)超聲波測(cè)距模型塊
(11)無線數(shù)值通訊模型塊
(12)塵?；覊m粉塵檢驗(yàn)測(cè)試傳感器模型塊
六、教學(xué)課件資源
(1)178組實(shí)驗(yàn)例程(C語言源代碼及實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的Proeus ISIS擬真電子回路)
(2)16組上百個(gè)PPT課件
(3)30+參考圖紙文檔實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
(4)1000+畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙文檔實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
(5)200個(gè)模型塊PCB及原理圖PROTEL源文件
(6)阻抗，波特率，電感量，定時(shí)器，振蕩電子回路計(jì)算，反激變壓器設(shè)計(jì)，LED數(shù)碼管段碼發(fā)生器，取模多項(xiàng)輔助系統(tǒng)。
七、提供單片機(jī)數(shù)字孿生擬真系統(tǒng)
單片機(jī)數(shù)字孿生擬真系統(tǒng)遵循"虛實(shí)集合、精準(zhǔn)映射、互為檢驗(yàn)" 的原則，借助于數(shù)字孿生過程產(chǎn)生孿生數(shù)值，完成單片機(jī)物理實(shí)體實(shí)驗(yàn)和單片機(jī)數(shù)字虛擬實(shí)驗(yàn)的虛實(shí)集合。虛擬擬真實(shí)驗(yàn)教學(xué)極大地增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)掌控把握的熱情和積極性， 提升了課程的教學(xué)效果。 同時(shí)虛擬擬真大幅度降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的需求，系統(tǒng)設(shè)定有實(shí)驗(yàn)功能平穩(wěn)、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)靈活、 實(shí)驗(yàn)時(shí)間自由、 實(shí)驗(yàn)方法多樣化等特別點(diǎn)。
(1)單片機(jī)微控制操作面板功能：用戶可以訪問全部8051單片機(jī)內(nèi)部的寄存器和數(shù)值存儲(chǔ)器。可以編輯部分寄存器設(shè)定和修改存儲(chǔ)數(shù)值。可以設(shè)定單片機(jī)的作業(yè)時(shí)鐘頻率，可以設(shè)定擬真系統(tǒng)的刷新頻率。
(2)代碼實(shí)操操作面板功能：可以新建、修改、存檔、調(diào)入源代碼文件;可以編譯、設(shè)定斷點(diǎn)、單步運(yùn)行、全速運(yùn)行、暫停、復(fù)位程序。調(diào)節(jié)測(cè)試過程中，可以在微控制操作面板上就地實(shí)時(shí)監(jiān)控和查看各寄存器和存儲(chǔ)器的數(shù)值改變。
(3)外圍設(shè)備操作面板功能：提供多組外設(shè)模型塊，提供一張全部外設(shè)和單片機(jī)的動(dòng)態(tài)連接圖，用戶可以使能單個(gè)模型塊或多個(gè)模型塊同時(shí)與單片機(jī)的連接，用戶還可以設(shè)定和改變外設(shè)模型塊與單片機(jī)不一樣的引腳連接。
(4)提供以下外設(shè)模型塊
（1）ADC模數(shù)變換器模型塊；
(2)DAC數(shù)模變換器模型塊；
（3）對(duì)比器模型塊；
（4）4位7段LED數(shù)碼管顯露模型塊；
（5）1602液晶顯露模型塊；
（6）RS232串行口實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K；
（7）矩陣鍵盤模型塊（含三種作業(yè)模式）；
（8）8位LED流水燈模型塊；
（9）8位撥碼開關(guān)模型塊；
（10）雙向直線DC電機(jī)模型塊（帶測(cè)速反饋傳感器）；
（11）示波器顯露模型塊。
(5)提供積木式代碼編輯器，經(jīng)過搭積木的方法來實(shí)行邏輯組裝，降低初學(xué)編程的同學(xué)使用鍵盤來實(shí)操的門檻，但又保持了內(nèi)在的邏輯性，支持全中文界面。
(6)支持將積木式代碼自動(dòng)生成C語言代碼，并編譯生成HEX文件，可以裝載到數(shù)字虛擬擬真模型中運(yùn)行，也可直接下載到單片機(jī)物理芯片中實(shí)際運(yùn)行，真正完成了虛實(shí)集合、互為檢驗(yàn)的功能 。
(7)數(shù)字虛擬擬真模型提供擬真單片機(jī)；提供電阻，電容，電感，二級(jí)管、三極管等模仿器件；提供多種74系列TTL數(shù)字邏輯芯片；提供AD,DA,串轉(zhuǎn)并，并轉(zhuǎn)串，運(yùn)算放大器等功能芯片；提供LED發(fā)光二極管，開關(guān)，蜂鳴器，七段LED數(shù)碼管，LCD液晶屏等外設(shè)模型塊；提供電壓（V）表，頻率計(jì)，示波器等儀表器具儀表。
(8)數(shù)字虛擬擬真模型支持器件用鼠標(biāo)拖動(dòng)到隨意位置，支持手動(dòng)連線和器件搭建，完全擬真實(shí)物器件的實(shí)驗(yàn)連線。電子回路搭建后之后，可以將HEX文件裝載到擬真單片機(jī)中運(yùn)行擬真，并能直觀、生動(dòng)地查看到實(shí)驗(yàn)運(yùn)行動(dòng)作和成果。
八、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（一）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
(1)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和實(shí)操實(shí)驗(yàn)
(2)單片機(jī)包括研發(fā)環(huán)境KEIL C 的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
(3)單片機(jī)在線編程系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與使用
(4)單片機(jī)基礎(chǔ)編程練習(xí)實(shí)驗(yàn)
（二）基于 51 單片機(jī)控制的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)
(1)6、基于 51 單片機(jī)控制的單軸實(shí)驗(yàn)
(2)7、基于 51 單片機(jī)控制的兩軸聯(lián)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
(3)8、基于 51 單片機(jī)控制的隨意路線物料搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)
（三）基于動(dòng)作控制卡控制的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)
(1)基于動(dòng)作控制卡控制的單軸實(shí)驗(yàn)
(2)1基于動(dòng)作控制卡控制的兩軸聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
(3)基于動(dòng)作控制卡控制的隨意路線物料搬運(yùn)
（四）動(dòng)作控制卡可用以下研發(fā)工量具
(1)CBuilderBorland C++Bulider
(2)DephiBorland Dephi 6
(3)VbMicrosoft Visual basic 工量具研發(fā)的基礎(chǔ)庫函數(shù)示例程序及源代碼
(4)VCMicrosoft Visual C++工量具研發(fā)的基礎(chǔ)庫函數(shù)示例程序及源代碼