SB-EWYD-2單片機控制二維運動實訓設備
一、概述
二維運動實驗平臺是集運動控制卡、單片機開發(fā)控制板、步進電機及驅動器、開關電源、XY控制平臺及運動控制軟件于一體的理想教學實驗系統(tǒng)。XY控制臺是一個采用滾珠絲杠傳動的模塊化十字工作臺，可以實現(xiàn)平面內(nèi)X、Y軸方向的運動控制，用于實現(xiàn)目標軌跡和動作。實驗系統(tǒng)軟件包括基于軸的控制、基于坐標系的控制、命令編輯和運行、數(shù)控代碼編輯和運行、復雜運動軌跡控制。
二、單片機控制二維運動實訓設備技術性能
1.定位精度：0.4mm
2.X軸有效行程：230mm；Y軸有效行程：230mm；最大運動速度：20mm／s；最大運動加速度：1g
3.輸入電源：220V±10％(50Hz)
4.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度<85％(25℃) 海拔<4000m
5.裝置容量：≤1．2kVA
6.外形尺寸：45cm*45cm*75cm
三、系統(tǒng)結構及組成
二維運動控制實驗平臺主要由步進電機控制系統(tǒng)和電腦桌兩部分組成，結構框圖如下圖所示：
系統(tǒng)結構框圖
1.對象模塊
步進電機二個：采用二個 2 相步進電動機，分別為 XY 兩個方向布置，X 軸運動行程為 230mm，Y 軸運動行程為 230mm。
2.51 單片機開發(fā)控制板
單片機開發(fā)控制板，主 CPU 為 AT89S52，帶下載接口（編程電纜，編程軟件），所有接口資源引出，供用戶使用。并配置相應控制開關按鈕。
3.運動控制卡一塊
(1)32 位 PCI 總線，即插即用
(2)所有輸入、輸出均采用光耦隔離,抗干擾性強
(3)2 軸伺服/步進電機控制，每軸可獨立運動，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）方式梯形加/減速
(6)任意 2 軸直線插補最大插補速度 1MHz
(7)運動中可以實時讀出邏輯位置、實際位置、驅動速度24 路數(shù)字輸入，12 路輸出
(8)每軸兩個限位輸入，可設置成無效，作為通用輸入使用支持在一個系統(tǒng)中使用多達 16 個控制卡
(9)支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE 等操作系統(tǒng)
4.步進電機驅動器：二個
(1)輸出電流：最大電流為 2A
(2)輸出方式：光光耦合器?開路集電極輸出
5.穩(wěn)壓直流電源：一個
(1)輸出電流：最大輸出電流為 5A 輸出電壓：24V
(2)輸出功率：120w
6.運動控制卡接口板：一塊
為運動控制卡提供接口端子，可根據(jù)自己的需要進行相應的接線，實現(xiàn)接線的靈活及開放性。
7.實驗平臺信號接口板：一塊
用以實現(xiàn)單片機和運動控制卡與實驗平臺的信號連接，在同一時刻只能一種控制起作用。
8.計算機一臺(用戶自備)
用于安裝單片機集成開發(fā)環(huán)境 KEIL C、編程下載軟件，主要完成程序的編寫、修改、編譯、軟件仿真等功能，最后通過編程下載軟件裝載到單片機內(nèi)部 FLASH ROM 中運行。還用于運行控制卡上位軟件的開發(fā)、運行。
硬件配置：基本配置要求 P4 3.OG 以上，內(nèi)存至少為 256M，至少有一個 USB 接口、一個并行口、一個Rs232 串口和一個空閑 PCI 插槽。操作系統(tǒng)：Windows系統(tǒng)。
9.單片機技術應用系統(tǒng)：
系統(tǒng)配置 2000/xp/win7/win10 等操作平臺的單片機技術應用軟件，支持匯編、C51 語言編譯、調試；單片機在線下載軟件等。
實驗項目
（一）基礎實驗
(1)單片機的認識和操作實驗
(2)單片機集成開發(fā)環(huán)境KEIL C 的認識實驗
(3)單片機在線編程軟件的認識與使用
單片機基本編程練習實驗
（二）基于 51 單片機控制的系統(tǒng)性實驗
(1)6、基于 51 單片機控制的單軸實驗
(2)7、基于 51 單片機控制的兩軸聯(lián)動控制實驗
(3)8、基于 51 單片機控制的任意路線物料搬運實驗
（三）基于運動控制卡控制的系統(tǒng)性實驗
(1)基于運動控制卡控制的單軸實驗
(2)1基于運動控制卡控制的兩軸聯(lián)動實驗
(3)基于運動控制卡控制的任意路線物料搬運
實驗項目
（一）基礎實驗
(1)單片機的認識和操作實驗
(2)單片機集成開發(fā)環(huán)境KEIL C 的認識實驗
(3)單片機在線編程軟件的認識與使用
單片機基本編程練習實驗
（二）基于 51 單片機控制的系統(tǒng)性實驗
(1)6、基于 51 單片機控制的單軸實驗
(2)7、基于 51 單片機控制的兩軸聯(lián)動控制實驗
(3)8、基于 51 單片機控制的任意路線物料搬運實驗
（三）基于運動控制卡控制的系統(tǒng)性實驗
(1)基于運動控制卡控制的單軸實驗
(2)1基于運動控制卡控制的兩軸聯(lián)動實驗
(3)基于運動控制卡控制的任意路線物料搬運
SB-EWYD-3型二維運動控制實驗平臺
一、概述
二維運動控制實驗平臺是集運動控制卡、單片機開發(fā)控制板、步進電機及驅動器、開關電源、XY控制平臺及運動控制軟件于一體的理想教學實驗系統(tǒng)。XY控制臺是一個采用滾珠絲杠傳動的模塊化十字工作臺，可以實現(xiàn)平面內(nèi)X、Y軸方向的運動控制，用于實現(xiàn)目標軌跡和動作。實驗系統(tǒng)軟件包括基于軸的控制、基于坐標系的控制、命令編輯和運行、數(shù)控代碼編輯和運行、復雜運動軌跡控制。
二、技術性能
1.定位精度：0.4mm
2.X軸有效行程：230mm；Y軸有效行程：230mm；最大運動速度：20mm／s；最大運動加速度：1g
3.輸入電源：220V±10％(50Hz)
4.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度<85％(25℃) 海拔<4000m
5.裝置容量：≤1．2kVA
6.外形尺寸：45cm*45cm*75cm
三、系統(tǒng)結構及組成
二維運動控制實驗平臺主要由步進電機控制系統(tǒng)和電腦桌兩部分組成，結構框圖如下圖所示：
系統(tǒng)結構框圖
1.對象模塊
步進電機二個：采用二個 2 相步進電動機，分別為 XY 兩個方向布置，X 軸運動行程為 230mm，Y 軸運動行程為 230mm。
2.51 單片機開發(fā)控制板
單片機開發(fā)控制板，主 CPU 為 AT89S52，帶下載接口（編程電纜，編程軟件），所有接口資源引出，供用戶使用。并配置相應控制開關按鈕。
3.運動控制卡一塊
(1)32 位 PCI 總線，即插即用
(2)所有輸入、輸出均采用光耦隔離,抗干擾性強
(3)2 軸伺服/步進電機控制，每軸可獨立運動，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）方式梯形加/減速
(6)任意 2 軸直線插補最大插補速度 1MHz
(7)運動中可以實時讀出邏輯位置、實際位置、驅動速度24 路數(shù)字輸入，12 路輸出
(8)每軸兩個限位輸入，可設置成無效，作為通用輸入使用支持在一個系統(tǒng)中使用多達 16 個控制卡
(9)支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE 等操作系統(tǒng)
4.步進電機驅動器：二個
(1)輸出電流：最大電流為 2A
(2)輸出方式：光光耦合器?開路集電極輸出
5.穩(wěn)壓直流電源：一個
(1)輸出電流：最大輸出電流為 5A 輸出電壓：24V
(2)輸出功率：120w
6.運動控制卡接口板：一塊
為運動控制卡提供接口端子，可根據(jù)自己的需要進行相應的接線，實現(xiàn)接線的靈活及開放性。
7.實驗平臺信號接口板：一塊
用以實現(xiàn)單片機和運動控制卡與實驗平臺的信號連接，在同一時刻只能一種控制起作用。
8.計算機一臺(用戶自備)
用于安裝單片機集成開發(fā)環(huán)境 KEIL C、編程下載軟件，主要完成程序的編寫、修改、編譯、軟件仿真等功能，最后通過編程下載軟件裝載到單片機內(nèi)部 FLASH ROM 中運行。還用于運行控制卡上位軟件的開發(fā)、運行。
硬件配置：基本配置要求 P4 3.OG 以上，內(nèi)存至少為 256M，至少有一個 USB 接口、一個并行口、一個Rs232 串口和一個空閑 PCI 插槽。操作系統(tǒng)：Windows系統(tǒng)。
9.單片機技術應用系統(tǒng)：
系統(tǒng)配置 2000/xp/win7/win10 等操作平臺的單片機技術應用軟件，支持匯編、C51 語言編譯、調試；單片機在線下載軟件等。
10.實驗室智能電源安全管理系統(tǒng)：
(1)設備可以使用手機wifi/4G/3G/2G 全球化遠程控制。
(2)可設置定時，分享，狀態(tài)反饋，場景聯(lián)動，分享等功能，千里之外均可以控制，實現(xiàn)設備智能化電源、網(wǎng)絡化管理；
(3)支持權限管理功能，采用主賬戶管理機制，安全，方便。
(4)手機系統(tǒng)支持安卓，蘋果IOS；
(5)支持無網(wǎng)絡狀態(tài)下現(xiàn)場手動控制；
(6)可遠程控制單臺或多臺設備的開啟與關閉；
(7)可遠程監(jiān)控單臺或多臺設備的運行狀態(tài)；
(8)可遠程定時預約單臺或多臺設備進行實驗。
四、單片機創(chuàng)新模塊資源
(1)用戶CPU（51單片機最小系統(tǒng)），40芯鎖緊插座，I/O口資源全部引出。配置STC90C516RD+單片機。支持USB取電。
(2)RS232串行通訊口（用于RS232通訊實驗或給STC系列單片機在線編程）
(3)USB轉串通訊口（用于RS232通訊實驗或給STC系列單片機在線編程）
(4)8組獨立按鈕開關模塊
(5)8組LED發(fā)光二極管模塊
(6)可調電壓模塊（0~3.3V或0~5V可調）
(7)射極跟隨器實驗模塊
(8)蜂鳴器模塊
(9)TLC549串行A/D轉換模塊
(10)LCD16*02液晶接口（背光可調）
(11)LCD128*64液晶接口（背光可調）
(12)DC5V直流電源輸入接口（內(nèi)正外負），帶開關控制，加0.5A保險絲過流保護
(13)DC5V/3.3V轉接口（大金孔，小金孔，多組插針，方便各種電源接口連接）
(14)ISP下載接口，用于ATMEL公司AT89S5X系列單片機芯片在線編程，需配置專用ISP下載線。
(15)創(chuàng)新模塊擴展接口
五、創(chuàng)新實驗模塊（選配）
(1)傾斜檢測傳感器模塊
(2)觸摸檢測傳感器模塊
(3)紫外檢測傳感器模塊
(4)振動檢測傳感器模塊
(5)數(shù)字光強度測試儀設計
(6)人體紅外感應模塊
(7)凝露檢測傳感器模塊
(8)火焰檢測傳感器模塊
(9)氣體檢測傳感器模塊
(10)超聲波測距模塊
(11)無線數(shù)據(jù)通訊模塊
(12)塵�；覊m粉塵檢測傳感器模塊
六、教學課件資源
(1)178組實驗例程(C語言源代碼及實驗對應的Proeus ISIS仿真電路)
(2)16組上百個PPT課件
(3)30+參考資料
(4)1000+畢業(yè)設計及產(chǎn)品設計資料
(5)200個模塊PCB及原理圖PROTEL源文件
(6)阻抗，波特率，電感量，定時器，振蕩電路計算，反激變壓器設計，LED數(shù)碼管段碼發(fā)生器，取模多項輔助軟件。
七、提供單片機數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)
單片機數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)遵循"虛實結合、精準映射、互為驗證" 的原則，借助于數(shù)字孿生過程產(chǎn)生孿生數(shù)據(jù)，實現(xiàn)單片機物理實體實驗和單片機數(shù)字虛擬實驗的虛實結合。虛擬仿真實驗教學極大地增強了學生對單片機學習的熱情和積極性， 提高了課程的教學效果。 同時虛擬仿真大幅度降低了對實驗場地的需求，系統(tǒng)具有實驗性能穩(wěn)定、 實驗內(nèi)容豐富、 實驗地點靈活、 實驗時間自由、 實驗方式多樣化等特點。
(1)單片機微控制面板功能：用戶可以訪問所有8051單片機內(nèi)部的寄存器和數(shù)據(jù)存儲器�？梢跃庉嫴糠旨拇嫫髟O置和修改存儲數(shù)據(jù)�？梢栽O置單片機的工作時鐘頻率，可以設置仿真軟件的刷新頻率。
(2)代碼操作面板功能：可以新建、修改、保存、調入源代碼文件;可以編譯、設置斷點、單步運行、全速運行、暫停、復位程序。調試過程中，可以在微控制面板上實時監(jiān)控和查看各寄存器和存儲器的數(shù)據(jù)變化。
(3)外圍設備面板功能：提供多組外設模塊，提供一張所有外設和單片機的動態(tài)連接圖，用戶可以使能單個模塊或多個模塊同時與單片機的連接，用戶還可以設置和改變外設模塊與單片機不同的引腳連接。
(4)提供以下外設模塊
（1）ADC模數(shù)轉換器模塊；
(2)DAC數(shù)模轉換器模塊；
（3）比較器模塊；
（4）4位7段LED數(shù)碼管顯示模塊；
（5）1602液晶顯示模塊；
（6）RS232串口實驗模塊；
（7）矩陣鍵盤模塊（含三種工作模式）；
（8）8位LED流水燈模塊；
（9）8位撥碼開關模塊；
（10）雙向直流電機模塊（帶測速反饋傳感器）；
（11）示波器顯示模塊。
(5)提供積木式代碼編輯器，通過搭積木的方式來進行邏輯組裝，降低初學編程的同學使用鍵盤來操作的門檻，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)字虛擬仿真模型中運行，也可直接下載到單片機物理芯片中實際運行，真正實現(xiàn)了虛實結合、互為驗證的功能 。
(7)數(shù)字虛擬仿真模型提供仿真單片機；提供電阻，電容，電感，二級管、三極管等模擬器件；提供多種74系列TTL數(shù)字邏輯芯片；提供AD,DA,串轉并，并轉串，運算放大器等功能芯片；提供LED發(fā)光二極管，開關，蜂鳴器，七段LED數(shù)碼管，LCD液晶屏等外設模塊；提供電壓表，頻率計，示波器等儀器儀表。
(8)數(shù)字虛擬仿真模型支持器件用鼠標拖動到任意位置，支持手動連線和器件搭建，完全仿真實物器件的實驗連線。電路搭建后之后，可以將HEX文件裝載到仿真單片機中運行仿真，并能直觀、生動地觀察到實驗運行動作和結果。
八、實驗項目
（一）基礎實驗
(1)單片機的認識和操作實驗
(2)單片機集成開發(fā)環(huán)境KEIL C 的認識實驗
(3)單片機在線編程軟件的認識與使用
(4)單片機基本編程練習實驗
（二）基于 51 單片機控制的系統(tǒng)性實驗
(1)6、基于 51 單片機控制的單軸實驗
(2)7、基于 51 單片機控制的兩軸聯(lián)動控制實驗
(3)8、基于 51 單片機控制的任意路線物料搬運實驗
（三）基于運動控制卡控制的系統(tǒng)性實驗
(1)基于運動控制卡控制的單軸實驗
(2)1基于運動控制卡控制的兩軸聯(lián)動實驗
(3)基于運動控制卡控制的任意路線物料搬運
（四）運動控制卡可用以下開發(fā)工具
(1)CBuilderBorland C++Bulider
(2)DephiBorland Dephi 6
(3)VbMicrosoft Visual basic 工具開發(fā)的基本庫函數(shù)示例程序及源代碼
(4)VCMicrosoft Visual C++工具開發(fā)的基本庫函數(shù)示例程序及源代碼
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