基于ATmega16的氣動(dòng)標(biāo)記控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　氣動(dòng)標(biāo)記機(jī)廣泛應(yīng)用于銘牌、各種零部件及汽車大梁，但隨著需求變化，對(duì)標(biāo)記機(jī)的穩(wěn)定性、便攜性、多任務(wù)性提出了更高要求。標(biāo)記軟件由以前的DOS系統(tǒng)升級(jí)到Win98、Win2000，WinXP等版本，功能越來(lái)越復(fù)雜，然而，硬件設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有變化。

　　由于普通標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)的標(biāo)記專用軟件將圖形信息轉(zhuǎn)化為脈沖信息后需通過(guò)I/O接口(ISA、PC擴(kuò)展卡或并口)輸出至驅(qū)動(dòng)控制板，然后再由驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。但目前大多數(shù)個(gè)人PC機(jī)、筆記本電腦都取消并口、串口配置的擴(kuò)展I/O卡，而使用IJSB接口。普通標(biāo)記機(jī)的PWM信號(hào)采用555振蕩器和多個(gè)阻容元件構(gòu)成一個(gè)無(wú)穩(wěn)態(tài)的占空比和頻率均可調(diào)的多諧振蕩器，當(dāng)調(diào)整PWM信號(hào)時(shí)，打開(kāi)控制箱，則通過(guò)調(diào)節(jié)兩只可調(diào)電阻調(diào)整PWM信號(hào)的頻率和占空比。為了解決上述標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，采用單片機(jī)ATmegal6和USB轉(zhuǎn)換RS232接口器件CH341T組成通信接口，標(biāo)記控制系統(tǒng)升級(jí)到USB接口：采用ATmegal6的相頻修正PWM替換555振蕩電路，可直接通過(guò)PC軟件修正PWM信號(hào)的頻率和占空比，使得PWM信號(hào)調(diào)整便捷。

　　2 ATmegal6相位與頻率修正PWM模式

　　ATmegal6相位與頻率修正PWM模式是一種頻率與占空比精確的PWM信號(hào)。采用固定TOP值的工作模式，即16種PWM波形產(chǎn)生模式的模式8，簡(jiǎn)稱相頻修正PWM模式。

　　相頻修正PWM模式基于雙斜坡操作，其工作時(shí)序如圖1所示。TCNTn重復(fù)從BOTTOM計(jì)數(shù)到TOP，然后又從TOP返回至BOTTOM。在一般比較輸出模式下，當(dāng)TCNTn向TOP計(jì)數(shù)時(shí)，若TCNTn與OCRlx相匹配，OClx清零，并置為低電平;當(dāng)TCNTn向BOTTOM計(jì)數(shù)時(shí)，若TCNTn與OCRlx相匹配，OC1x置為高電平，工作于反向輸出比較時(shí)正好相反。比較單元在OClx引腳輸出PWM波形，其輸出PWM的頻率

　　步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)間隔時(shí)間是離散的，速度控制實(shí)質(zhì)是控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)間隔時(shí)間，使步進(jìn)電機(jī)按給定的速度工作。若Ti為相鄰兩次走步間的時(shí)間間隔(秒)，Vi為進(jìn)給一步后的末速度(步/秒)，a為下一步加速度。則利用

　　ATmegal6的基準(zhǔn)時(shí)鐘采用11.059 2 MHz無(wú)源晶體振蕩器。串口通訊協(xié)議為波特率19 200 bit/s,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位。驅(qū)動(dòng)器使用M542型(64細(xì)分)，57BYG步進(jìn)電機(jī)。最大標(biāo)記幅面滿足260 mm×260 mm，數(shù)字/字母(4 mm高)的刻寫(xiě)速度3-6個(gè)/秒。該系統(tǒng)適用于平面、旋轉(zhuǎn)、平面一旋轉(zhuǎn)混合式標(biāo)記。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　基于ATmegal6和CH341T改進(jìn)的標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)大大緩解PC機(jī)的工作負(fù)擔(dān);應(yīng)用基于ATmegal6的相頻修正PWM模式，可通過(guò)軟件調(diào)整高頻電磁閥所需的PWM信號(hào);使用TIPl22三極管替換直流繼電器后，驅(qū)動(dòng)電路更簡(jiǎn)便和便宜。標(biāo)記控制軟件從原來(lái)常用的并口模式或插擴(kuò)展卡的模式升級(jí)到USB模式，適合于臺(tái)式PC機(jī)和筆記本電腦.現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)多標(biāo)記頭在一臺(tái)PC機(jī)控制下的異步工作。