网络形式的步行机直流伺服电机控制系统一第20卷第3期1999年9月格用工学院Journalofhya"glnstilrateofTechnolo~:1000—5o80一(1999)03—0050—03网络形式的步行机直流伺服电机控制系统'}煮南,TI夥{L/(话:磊军I_河南浩用47Jo39)fI,'/装置采用MCS一51系列单片机,伺服装置采用自带齿轮减速器的直流伺服电机,传感器采用位置传感器一霍耳开关和接触传感器一微动开关.该系统层次清晰,可扩展性强,已成功用于自行研制的步行机样机.:TP24241;识辩《资料法,分类号;n^3B3文献标识:''u0前言目前步行机控制系统大多采用微处理器或单片机作为核心构成单机或网络系统ll】.在单机系统是按一定规律进行协凋,如完成步志控制等.单机系统硬件构造较为容易,但功能扩展有限,比较适于络系统中各微处理器任务的划分,相互之间接口通讯及协调是一个关键问题.这类结构硬件构造复杂,步行机控制系统的研究着重于实现其基本步态控制,许多研究工作如路径规划,姿态控制,视觉识别等还有待将来完成,因此,本文研究的控制系统应具有很好的可扩展性,选择网络系统更能满足这个要求.1系统硬件结构r3】自由度由控制装置控制伺服装置来实现.统的硬件框图如图1所示.12各层次构成图1的主控单片机由89C51单片机加外围电路构成.如图2所示,89C51单片机由于片内有仅硬件电路简单,而且L/O口足够设置功能和控制下级控制器使用.外围设备主要包括遥控器输入,转向电机控制,RS一485串行通讯接口等等.(1)遥控器输入.遥控器一般分为有线和无线控制器两种,二者接1:3是相同的.所以,主控单片机用P0口以查询的方式控制8个键或遥控开关,并可利用两个外部中断进行起/停控制.用三级电压凋速,对应与步行机的三种行进速度.晒'河南省杰出青年基盘;机槭工业部教育司科技基金资助项日(%25t如收稿日期:199904—05第3期李战伟等:网络形式的步行机直流伺服电机控制系统'圆圆圆黼图I控制系统硬件框图接口,但由于该标准仅能实现单机对单机的通讯,无法完成分层次,多机通讯的需要,所以将RS一232C通讯经MAX485专用芯片转换成标准的Rs一485半双工串行通讯扔议标准,该协议标准可控制最多达256个下位机,最大传输距离达lkm[.主控单片机在完成主要外围电子电路控制后,尚余P2口全部和P1口余下的两个I/O口供扩展功能用.图2主控单片机硬件框图如图3所示,下位单片机选型为89C2051芯片,该芯片内部包括2KEEPROM存储器13,其中原89(7,51中P3口除了读,写端13外,外部中断,定时/计由度电机选择相同,而余下各自由度中传感器数目叉相同,所以所有下位单片机硬件电路设计成相同电路,通过软件设计将各自由度分别以不同的地址编码加以区分,由主控单片机统一控制.2软件系统结构Is"】有l4个L"OV】VIv3图3下位单片机硬件框图位步行机的步态较简单,自由度较少,特别是采用了三维缩放腿机构[3],因此控制软件中没有有关关节转角的浮点运算,控制软件相对于采用关节式腿机构的十八自由度步行机而言简单了许多,可以采用汇编语言编写控制软件,其运行速度也快.整个软件系统由主程序,串行中断服务子程序,外部中断服务子程序等组成.主程序由前半部份参数初始化及后部分的例行程以下几点:(1)中断优先权初始化确定串行通讯中断为最高级,以保证通讯可靠.(2)堆栈初始化,堆栈入口地址确定为50H.(3)串行通讯初始化,串行口工作方式为方式3,波特率定为9600BIT/S,多机通讯方式.(4)中断设置,两个外部中断分别接到运动上,下极限鎏一一52?洛阳工学院1999拒例行程序日常在新的指令未产生前循环等待,一旦产生串行中断,例行程序就要对控制器中串行通的动作指令后,将回到循环等待处等待下一个新指令.\外部中断0和1分别由上限行程开关和下限行程开关控制,所以这两个中断服务子程序内容大致相同.在产生中断后首先停止电机的工作,然后向控制器发出申请,等待处理指令.由于定时器1是用来作为波特率发生器用的,所以定时器1工作在模式2下,对寄存器自动重新装载初始值,该电路适用11.059MHz晶振,波特率在9+6K时装载值为FDH.定时器0工作在模式1,其16位定时模式可产生最大的调速范围.根据MCS一51系列单片机规定,串行通讯中发送是不用设置中断服务子程序的,仅需将需发送的收中断服务子程序首先判断接收到的信号是指令还是数据,如果...