Ứng dụng phần mềm Pal-El để điều khiển động cơ bước khoan mạch in

Hệ thống điều khiển máy khoan bằng máy tính điện tử là một tập hợp các thiết bị và phụ kiện liên quan. Để năm được hết các nguyên lý hoạt động và cấu tạo của chúng rõ ràng là một việc không đơn giản

CHƯƠNG MỞ ĐẦU I _ KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ Hệ thống điều khiển máy khoan máy tính điện tử tập hợp thiết bị phụ kiện liên quan Để nắm hết nguyên lý hoạt động cấu tạo chúng rõ ràng vệc không đơn giản Thậm chí tên gọi số phận hệ thống gây phiền hà cho người sử dụng Trước tiến vũ bảo ngành công nghiệp ngày nhu cầu ứng dụng máy tính vào lónh vực, hệ thống điều khiển tự động ngày phát triển cách hoàn hảo có độ xác cao Hoạt động hệ thống điều khiển máy khoan máy tính thực giống loại giao tiếp khác Dữ liệu chứa nhớ máy tính, sau xuất qua cổng giao tiếp nối tiếp đưa đến máy khoan để điều khiển động định vị vị trí cần khoan, hết vị trí đến vị trí khác đến mà máy tính gởi lệnh dừng động không hoạt động Khi hệ thống khoan mạch in hoàn thành II_ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Do thời gian nghiên cứu thực đề tài giới hạn vòng tuần, với vốn kiến thức việc tìm hiểu hệ thống điều khiển cấu cấu tạo, phận chi tiết hệ thống điều khiển hạn chế, luận văn thực phạm vi ứng dụng phần mềm Pal-El để khoan mạch in bao gồm phần sau: Phần I : Cơ sở lý thuyết giao tiếp Giao tiếp với máy tính Giới thiệu chuẩn RS-232 Phần II : Các khái niệm máy điều khiển theo chương trình số Đại cương điều khiển theo chương trình số Truyền động động bước Phần III : Phần mềm Ứng dụng phần mềm PAL-El để khoan mạch in III _ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Dựa tài liệu thiết bị điều khiển, đặt biệt máy khoan có sẵn, phần mền điều khiển dịch từ tài liệu PAL_EP … để viết chương trình ứng dụng thực tế đơn giản nhằm góp phần phong phú thêm cho việc hiểu biết lónh vực đồng thời mở rộng định hướng cho đề tài sau CHƯƠNG I GIAO TIẾP MÁY TÍNH I _ CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ MÁY TÍNH Trải qua thời gian dài từ phát minh máy tính nay, máy tính không ngừng nâng cao phát triển qua nhiều hệ Tuy nhiên hầu hết máy tính phổ biến có nguồn gốc xuất phát từ họ PC (Personal Computer) Đầu tiên kiểu máy PCXT hãng IBM chế tạo với xử lý (CPU) 8088 hãng Intel Đây hệ thống xử lý liệu 16 bit dùng bus liệu bit Tiếp theo máy AT đời với xử lý 80286 có tính hẳn chip 8088 máy PC XT Nó có khả tạo nhớ ảo, đa nhiệm vụ, tốc độ nhanh, độ tin cậy cao dùng bus liệu 16 bit Đa nhiệm (Multitasking) khả thực lúc nhiều nhiệm vụ: - Vừa in tài liệu - Vừa tính toán phép tính Công việc thực nhờ hoán chuyển nhanh theo theo dõi CPU đến chương trình mà nắm quyền điều khiển Việc thực bên CPU cộng với vài giúp đỡ hệ điều hành.Bộ nhớ ảo (Virtull Memory) cho phép máy tính làm việc với nhớ dường lớn nhiều so với nhớ vật lý có: Công việc thực nhờ phần mềm thiết kế phần cứng tinh xảo Ngày máy AT 386, 486, Pentium dùng chip CPU 80386, 80486, P5 kết trình độ kỹ thuật công nghệ đại Chương trình nhớ lớn tổ tiên : 8088 hay 80286 với nhiều chức mới, thêm tốc độ vi xử lý không ngừng nâng cao độ rộng data bus mở rộng lên 32bit 64 bit với Pentium II _ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA: Vào điều khiển chương trình: Thiết bị ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua phần thích ứng công nghệ chế tạo logic Thích ứng công nghệ chế tạo điều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bị ngoại vi công nghệ sản xuất mạch hệ vi xử lý Thích ứng Logic nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển ngoại vi tín hiệu bus hệ thống Trong hệ vi xử lý vùng nhớ dùng làm nơi chứa địa cổng vào CPU xuất nhập liệu từ cổng vào lệnh xuất nhập In/Out Lúc cổng vào xem ghi ngoài, chúng viết vào đọc ô nhớ Ram qua hai lệnh Để phân biệt hướng xuất nhập liệu từ cổng vào CPU phát tín hiệu điều khiển đọc viết Để phân biệt vùng nhớ với thiết bị vào CPU phát tín hiệu điều khiển IO/M Khi có lệnh lệnh In/Out có tác dụng Ngoài lệnh qui chiếu nhớ, khả trao đổi liệu thiết bị ngoại vi hệ vi xử lý Lúc vào gán địa ô nhớ nhớ Các ghi liên quan tới cổng vào xem ngăn nhớ Khi vi xử lý gọi địa xung điều khiển đọc hay viết nhớ không cần xác định nơi gởi nhớ hay thiết bị vào Nó hỏi nơi gởi liệu vào khoảng thời gian cho phép Bộ logic bên giải mã địa kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bị mà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bị vào Vào điều khiển ngắt: Với phương pháp điều khiển vào chương trình, CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái thiết bị ngoại vi đến sẵn sàng, lãng phí thời gian CPU chương trình dài phức tạp Khi vi xử lý có nhiều thiết bị ngoại vi CPU không đáp ứng yêu cầu chúng Có thể đáp ứng yêu cầu ngoại vi nhanh chóng không theo trình tự định trước nhờ cấu ngắt CPU Nhờ tính chất đáp ứng tức thời vi xử lý có yêu cầu ngắt từ thiết bị ngoại vi ngắt thường dùng trường hợp yêu cầu đap ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực thời điểm Khi CPU phải chuyển đến chương trình con, yêu cầu ngắt cuối lệnh chương trình Các chương trình phục vụ ngắt lưu trữ nội dung ghi khôi phục lại thực xong chương trình phục vụ ngắt trước trở lại chương trình Giao tiếp với maý tính trao đổi kiện máy tính với hay nhiều thiết bị ngoại vi Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử dụng hai thiết bị: - Bàn phím để nhập liệu - Màn hình để hiển thị Ngoài nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác thông qua port ngõ giao tiếp: - Giao tiếp qua port com (nối tiếp) - Giao tiếp qua port Parallel(song song) Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp thích hợp III _ PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP Giao tiếp với máy tính thông qua slot card: Bên máy tính, khe cắm dùng cho card vào - ra, card hình, rãnh cắm để trống Để giao tiếp với máy tính, ta thiết kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mở rộng Ở máy tính PC/XT rãnh cắm có loại với độ rộng bit tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture) Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS có 62 đường tín hiệu, qua đường tín hiệu máy tính giao tiếp dễ dàng với thiết bị bên thông qua card mở rộng Trên rãnh cắm mở rộng, 20 đường địa chỉ, đường liệu, có số đường điều khiển như: RESET , IOR , IOW, AEN, CLK, Do card giao tiếp với máy tính qua slot card đơn giản, số bit tăng dễ dàng, giảm nhiều linh kiện, tốc độ truyền liệu nhanh (truyền song song) Tuy nhiên, khe cắm nằm bên máy tính nên muốn gắn card giao tiếp vào phải mở nắp ra, điều gây bất tiện cho người sử dụng Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) : IBM PC cung caáp cổng nối tiếp: COM1 COM2 Các cổng giao tiêu chuẩn RS232 Chúng nối với Modem để dùng cho mạng điện thoại, hay nối trực tiếp với máy tính khác Dữ liệu truyền qua cổng theo cách nối tiếp, nghóa liệu gởi nối tiếp đường dây Do liệu truyền bit nên tốc độ truyền chậm, tốc độ truyền 300, 600, 1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài liệu 5, 6, bit kết hợp với bit Start, Stop, Parity tạo thành khung (frame) Ngoài cổng có điều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm tra Cách giao tiếp cho phép khoảng cách truyền liệu xa, nhiên tốc độ truyền chậm tốc độ tối đa 20kbps Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in): IBM PC cho phép sử dụng đến cổng song song có tên LP1, LP2 LP3 Kiểu giao tiếp song song dùng để truyền liệu máy tính máy in Khác với cách giao tiếp qua Port Com, cách giao tiếp liệu truyền song song lúc bit Vì đạt tốc độ cao Connector Port có 25 chân bao gồm chân liệu đường tín hiệu bắt tay (Handshaking ) Tất đường Data tín hiệu điều khiển mức logic hoàn toàn tương thích với mức TTL Hơn nữa, người lập trình điều khiển cho phép không cho phép tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản dễ dàng Tuy nhiên, giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền bị hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền phức tạp Đó nhược điểm cách giao tiếp CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUẨN RS-232C Vào năm 1960, với phát triển mạnh thiết bị đầu cuối máy tính chia sẻ thời gian, Modem tung ngày nhiều nhằm đảm bảo cho thiết bị đầu cuối dùng đường điện thoại để thông tin máy tính với khoảng cách xa Modem thiêt bị dùng để gửi số liệu nối tiếp thường gọi thiết bị thông tin số liệu DCE (Datommunication Equipment) Các thiết bị đầu cuối máy tính gửi hay nhận số liệu gọi thiết bị đầu số liệu DTE (Data Terminal Equipment) Nhằm đáp ứng với nhu cầu tín hiệu chuẩn bắt tay (handshake standards) DTE DCE, hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA đưa chuẩn RS232C Chuẩn mô tả chức 25 chân tín hiệu bắt tay cho việc chuyển liệu nối tiếp Nó mô tả mức điện áp, trở kháng, tốc độ truyền cực đại điện dung cực đại cho đường tín hiệu RS-232 ấn định 25 chân tín hiệu, quy định đầu nối DTE phải male (đực) đầu nối DCE phải female (cái) Một loại đầu nối đặc biệt không cho, thường dùng nhiều đầu nối mele DB-25P (hình 2-1) Ngoài ra, nhiều hệ thống dùng loại chân loại DE-9P mele (hình 2-2) Hình 2-1 Hình 2-2 Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền liệu nối tiếp tín hiệu điều khiển Modem thiết bị đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ truyền tối đa 20kbps cự ly khoảng 15m dạng giao tiếp loại TTL + kích đường dây không cân Việc mô tả chuẩn chia làm ba phần: Các đặc điểm kỹ thuật điện, mô tả đường liệu điều khiển sử dụng kết nối chân I _ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VỀ ĐIỆN CỦA RS232C IN NUMBER S FOR PINS PIN NUMBERS FOR 25 PINS 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 COMMO N NAME TxD RxD RTS CTS DSR GND CD RS232C NAME AA BA BB CA CB CC AB CF SCF SCB SBA ÑB SBB DTR SCA CD CG CE CH/CI DA SIGNAL DIRECTIO N ON DCE IN OUT IN OUT OUT OUT OUT OUT IN OUT OUT OUT IN IN OUT OUT IN/OUT IN - Hình 2-3 Qui định chân RS232C Mức điện áp logic RS-232C khoảng điện áp +15V –15V Các đường liệu sử dụng mức logic âm: logic có điện –5V –15V, logic có điện +5V +15V nhiên đường điền khiển (ngoại trừ đường TDATA RDATA) sử dụng logic dương: gía trị TRUE = +5V đến +15V FALSE =-5V đến –15 Ở chuẩn giao tiếp này, ngõ kích phát ngõ vào thu có mức nhiễu giới hạn 2V Do ngưỡng lớn ngõ vào ±3V trái lại mức ± 5V ngưỡng nhỏ với ngõ Ngõ kích phát không tải có điện áp ± 25V  Các đặc điểm điện khác bao gồm  RL (điện trở tải) nhìn từ kích phát có giá trị từ ÷ 7kΩ  CL (điện dung tải) nhìn từ kích phát không vượt 2500pF  Để ngăn cản dao động mức, tốc độ thay đổi (Slew rate ) điện áp không vượt qúa 30V/µs Đối với đường điều khiển, thời gian chuyển tín hiệu (từ TRUE sang FALSE, từ FALSE sang TRUE ) không vượt qúa 1ms Đối với đường liệu, thời gian chuyển (từ sang từ sang 1) phải không vượt qúa 4% thời gian bit 1ms II _ CÁC ĐƯỜNG DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA RS232 - TxD: Dữ liệu truyền từ Modem mạng điện thoại - RxD: Dữ liệu thu Modem mạng điện thoại  Các đường báo thiết bị sẵn sàng: - DSR : Để báo Modem sẵn sàng - DTR : Để báo thiết bị đầu cuối sẵn sàng - Các đường bắt tay bán song công - RTS : Để báo thiết bị đầu cuối yêu cầu phát liệu - CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi liệu thiết bị đầu cuối cho thiết bị đầu cuối sử dụng kênh truyền liệu Các đường trạng thái sóng mang tín hiệu điện thoại: - CD : Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết nhận sóng mang hợp lệ từ mạng điện thoại - RI : Các Modem tự động trả lời báo phát chuông từ mạng điện thoạïi địa tới cổng nối tiếp gọi địa (Basic Address) Các địa ghi đặt tới việc cộng thêm số ghi gặp UART vào địa - Mức tín hiệu chân RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD thông thường nằm khoảng –12 đến +12 Các bit liệu gửi đảo ngược lại Mức điện áp mức High nằm –3V –12V mức Low nằm +3V +12V Trên hình 2-4 mô tả dòng liệu điển hình byte liệu cổng nối tiếp RS-232C - Ở trạng thái tónh đường dẫn có điện áp – 12V Một bit khởi động (Starbit) mở đầu việc truyền liệu Tiếp bit liệu riêng lẻ đến, bit giá trị thấp gửi trước tiên Còn số bit thay đổi Ở cuối dòng liệu có bit dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái ngõ (12V) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ CHÍNH V _ THÔNG BÁO LỖI CỦA CHƯƠNG TRÌNH DỊCH Unexpected end of file Chương trình soạn thảo chấm dứt PAL-PC đợi lệnh tiếp theo, quên chấm dứt lời bình lệnh cuối chương trình thiếu thông số ‘;’ expected Phải kết thúc lệnh dấu chấm phẩy ngoại trừ lệnh “repeat” “stop” Illegal axis-entry Trục chọn lần không phù hợp với card giao tiếp ‘x’, ‘xy’, ‘xz’ ‘xyz’ expected Trục không  Ví dụ : “#axis yz” Axis already defined Lệnh chọn trục phải lệnh đầu tiên, thứ tự sau không hợp lệ #Elev 4, 4, 4; #Axis xy; ‘mm’, ‘cm’, ‘zoll’, ‘zool/10’ hoaëc ‘zoll/20’ expected Sau lệnh #units thông số hợp lệ, thay “zoll” “inch” Missing ‘stop’, stop assumed Thiếu lệnh stop chương trình Input already active Đã có lệnh #input Too much nested repeats (limit is zo) Kiểm tra độ lồng vòng lặp khả cho phép card, tối đa khoảng 15 card 4.0 10 Repeat without until detected Số lượng “repeat” nhiều “until”, kiểm tra lại vòng lặp Repeat Repeat Move Until Move Until 11 #-command not recognized Lệnh không đúng, nên lưu ý chữ in chữ thường 12 Duplicate axis entry in command Trục định nghóa nhiều lần  Ví dụ : “#axis xxz” 13 ‘x’, ‘y’ ‘z’ expected Mỗi trục phải định nghóa ký tự x, y z LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ CHÍNH 14 Integer expected Số không hợp lệ, phạm vi cho phép từ đến 32767  Ví dụ : “20” sai 15 ‘,’ expected Phải phân cách dấu phẩy 16 Positive integer expected Tại vị trí cho phép số dương 17 Until without repeat “Until” nhiều Repeat 18 Real number expected Số thập phân phải phân cách dấu chấm phẩy 19 Positive real number expected Phải số dương 20 Missing “#input” Thiếu input 21 ‘(‘ expected Tốc độ phải đặt dấu ngoặc đơn 22 ‘)’ expected Tốc độ phải đặt dấu ngoặc đơn 23 ‘.’ Expected Phải kết thúc lệnh stop dấu chấm 24 Too much definitions Có nhiều định nghóa 25 Definiton name expected Một định nghóa phải có tên “#define ;” không hợp lệ, dấu chấm phẩy tên 26.Illegal character for send or wait (number between / ./ 26) expected Ký hiệu lệnh send wait phải từ đến 126 27 ‘ “ ‘ or unit number expected Lệnh cần ký hiệu số 28 ‘ “ ‘ expected Chương trình dịch cần ký hiệu hướng dẫn 29 ‘wait’ expected Lệnh wait phải vị trí 30 Until entry expected Đơn vị phải vị trí 31 Comand not recognized Lệnh không 32 Too much label defintion Có nhiều nhãn 33 Positive integer between and 126 cần vị trí từ đến 126 34 Label not found Không tìm thấy nhãn 35 No label defintion in text Không có định nhãn 36 ‘,’ or ‘times’ expected LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ CHÍNH Cần dấu phẩy từ khoá ‘times’ 37 ‘,’ or ‘out’ expected Cần lệnh ‘in’ hoaëc ‘out’ sau ‘sync’ 38 ‘On’, ‘off’, ‘in’, ‘out or ‘sync’ expected Cần càc từ khoá kể cho thao tác xung 39 End of remark missing Chương trình chấm dứt lời bình chưa kết thúc 40 Serial times missing error (times out in receive) Quá trình truyền liệu bị ngắt ấn phím, dùng chức tự kiểm tra (mở/ tắt card giao tiếp) 41 Elevation must be > 0,001 Khoảng di chuyển phải lớn 0,001 42 File not found Không tìm thấy file 43 Letter or ‘-‘ expected Nhãn phải bắt đầu ký tự dấu gạch ngang 44 Replace text exceed 250 char Định nghóa dài 250 ký tự 45 Line exceed 250 char after replace of definition Doøng có chứa định nghóa dài 250 ký tự, nên đưa định nghóa riêng dòng 46 Illegal defintion occurred Định nghóa trùng lặp  Ví dụ: “#Define stop noch nicht stop;” stop xuất lần 47 ‘ “ ‘ or ‘ sai 49 ‘>’ expected Phải chấm dứt dấu >  Ví dụ : #include