تحقیق بازوی ربات قابل برنامه ریزی جهت بکارگیری در دستگاه های CNC

بازوی ربات قابل برنامه ریزی جهت بکارگیری در دستگاه های CNC

 
1-1 ) تاریخچه درگاه موازی

وقتی IBM در سال 1981 ، PC را معرفی کرد، پورت پارالل بعنوان جایگزینی برای پورت سریال، به جهت سرویس دهی و راه اندازی پرینترهای Dot Matrix با بازده بالا در نظر گرفته شد.
پورت موازی این خاصیت را داشت که در هر لحظه هشت بیت داده را منتقل کند. این درحالیست که پورت سریال فقط می توانست یک بیت داده را در هر لحظه منتقل کند. همراه با رشد تکنولوژی، نیاز به اتصالات خروجی قویتر و بزرگتر افزایش یافت، لذا پورت موازی با این هدف که شما می توانستید وسایل جنبی با بازده بالاتری را به آن متصل کنید، بوجود آمد. این وسایل جنبی هم اکنون شامل محدوده وسیعی از پرینترهای اشتراکی، دیسک درایوهای پرتابل و Tape Backup گرفته تا آداپتورهای شبکه های محلی ( LAN ) و CD-ROM Player ها می شود .
مشکلاتی که توسعه دهندگان و خریداران این وسایل جنبی با آن روبرو بوده اند، به سه دسته تقسیم می شد. اول اینکه بازده PC بصورت هیجان آوری زیاد شده بود، در حالیکه تغییری در ساختمان پورت پارالل احساس نمی شد، چون حداکثر قدرت انتقال توسط این ساختمان حدود 150 کیلو بایت بر ثانیه بود، که این واقعا نیاز به یک نرم افزار قوی و قدرتمند داشت. دوم، آنکه هیچ استانداردی برای واسط های الکتریکی وجود نداشت، که این موجب مشکلات فراوانی در ضمانت عملکرد سیستم در محدوده های مختلف می شد. و سرانجام اینکه نقص استانداردهای طراحی، استفاده از کابلهایی با طول بیش از شش پا را اجازه نمیداد.
در سال 1991 دیداری توسط سازندگان پرینتر برای شروع بحث و مناظره روی گسترش یک استاندارد جدید، برای کنترل هوشمند پرینترها از طریق شبکه برگزار شد. این سازندگان که شامل Lexmark, IBM, Texas instuments و بقیه می شد، پیمان بین المللی پرینت شبکه ای ( Network Printing Alliance ) را بوجود آوردند.
NPA مجموعه ای از پارامترهایی را توصیف می کند که وقتی بر روی پرینتر و میزبان پیاده سازی شود، کنترل کامل کاربردها (Applications) وکارها ( Jobs) را ممکن میسازد.
وقتی که این کار در حال پیشروی و رشد بود، معلوم شد که پیاده سازی کامل این استاندارد، به یک ارتباط دو طرفه در PC نیاز خواهد داشت. و به نظر می رسید که پورت پارالل معمولی PC قادر نبود تا نیازهای مورد نظر این استاندارد را پشتیبانی کند.
NPA یک پیشنهاد به IEEE ارائه کرد که برای رسیدن به یک ارتباط دو طرفه سریع بر روی PC کمیته ای تشکیل دهد. لازم بود که این کمیته در نظر داشته باشد که استاندارد جدید باید کاملا سازگار با پورت پارالل اصلی (Original ) و وسایل جنبی آن باشد. و در عین حال نرخ داده را تا بیشتر از یک مگابایت در ثانیه افزایش دهد. این کمیته استاندارد IEEE 1284 را بوجود آورد.
استانداردIEEE 1284 یا Standard Signaling Method for Bi-directional” “Parallel Pripheral Interface for Personal Computers برای آخرین ویرایش در مارس 1994 تصویب شد.

1-2) آشنایی با درگاه موازی
درگاه موازی یا همان Parallel Port یکی از پورتهای کامپیوترهاست که اطلاعات از طریق آن خوانده و به کامپیوتر منتقل می شود، و یا بر روی آن نوشته می شود.
درکل IBM سه نوع آداپتور که شامل پورت موازی پرینتر هستند، برای میکرو کامپیوترهایPC/ XT/ AT تدارک دیده است. بسته به آنکه کدامیک نصب شده باشند، هر پورت قابل دستیابی دارای یکی از سه آدرس 3BC, 378, 278 (همگی بصورت HEX) خواهد بود. اکثر PC ها با یک پورت موازی و آنهم با آدرس 378 HEX تولید شده اند.
پورت موازی PCبطور اخص برای اتصال پرینترها بوسیله یک واسط (Interface ) طراحی شده اند. اما می توان از آن بعنوان یک پورت ورودی/ خروجی عمومی برای هر وسیله یا هر کاربرد دیگری که با قابلیتهای ورودی و خروجی آن سازگار باشد، استفاده کرد.این پورت دارای 12 بافر TTL است که قابل نوشتن و خواندن تحت برنامه کنترلی و با استفاده از دستورالعملهای ورود و خروج هستند.
آداپتور کامپیوتر همچنین دارای پنج ورودی مجزا است که ممکن است توسط دستورالعملهای ورودی پروسسور خوانده شوند. در مجموع یکی از ورودی ها می تواند برای تولید وقفه پروسسور استفاده شود. این وقفه میتواند، تحت برنامه کنترل فعال یا غیر فعال شود. همچنین توسط یک خروجی می توان وسیله متصل شده به پورت را همزمان با وقفه روشن شدن ( Reset from the Power-on Circuite) راه اندازی کرد.
سیگنالهای خروجی توسط یک متصل کننده 25 پین از نوع D ، ( D-Type ) که در پشت آداپتور قرار دارد در دسترس هستند. وقتی که این پورت برای استفاده از پرینتر در نظر گرفته می شود، اطلاعات و دستورات بصورت هشت بیتی منتقل می شوند، و پایه STROBE نیز فعال است. در این حالت ممکن است برنامه پینهای ورودی را جهت اطلاع از وضعیت پرینتر بخواند، و سپس کاراکتر بعدی را بفرستد که این عمل با استفاده از خط “Not Busy” صورت می گیرد.
همچنین ممکن است اطلاعات بر روی مدار واسط نوشته ویا از روی آن خوانده شود.این کار اجازه می دهد که وسیله متصل شده و پورت موازی از هم ایزوله یا مجزا گردند، و آسیبی به آنها وارد نشود.

فهرست مطالب:
مقدمه ..................................1
فصل اول – درگاه موازی کامپیوتر........................ 2
1-1 تاریخچه درگاه موازی .................. 4
1-2 آشنائی با درگاه موازی ...................... 9
1-3 پینها و ثباتهای پورت پارالل ................... 14
1-4 شرح پینهای درگاه موازی .................. 17
1-5 استاندارد Centronics ................. 18
1-6 آدرسهای پورت موازی ................ 20
1-7 ثبات های نرم افزار در پورت پارالل استاندارد ........... 23
1-8 پورتهای دو طرفه (Bi-Directional) .............................. 25
1-9 استفاده از پورت پارالل در ورود 8 بیت ............................. 29
1-10 مود چهار بیتی (Nibble Mode) ..................................... 31
1-11 بکارگیری IRQ پورت پارالل ............................................. 32
1-12 مودهای پارالل پورت در BIOS .................. 33
فصل دوم موتورهای پله ای و مدارات کنترل آنها .............. 36
2-1 آشنایی با موتور پله ای ........................ 37
2-2 ساختمان داخلی موتور پله ای ................. 40
2-3 طبقه بندی موتورهای پله ای ..................... 42
الف- موتورهای پله ای نوع آهنربای دائمی ......................... 42
ب- موتورهای پله ای نوع رلوکتانس متغییر .................... 44
ج- موتورهای هیبرید ...................... 47
2-4 انواع موتورهای پله ای و چگونگی عملکرد آنها............. 47
- موتورهای با مقاومت مغناطیسی متغییر ................... 48
- موتورهای تک قطبی ..................................................... 51
- موتورهای دو قطبی ..................................................... 52
- موتورهای چند فاز ........................................................ 54
2-5 ترتیب فازهای موتور پله ای ......................................... 54
2-6 پارامترها و اصطلاحات موتور پله ای .............................. 59
2-7 مدارات کنترل موتور پله ای ........................................ 68
- موتورهای رلوکتانس متغییر ........................................ 68
- موتورهای مغناطیس دائم تک قطبی و هیبرید ............. 71
- راه اندازهای تک قطبی و رلوکتانس متغییر کاربردی..... 73
- موتورهای دوقطبی و H-bridge ....................... 76
- مدارات راه انداز دوقطبی کاربردی .................... 79
2-8 نرم افزار کنترل موتور پله ای ................... 84
2-9 آشنائی با چند موتور پله ای قابل دسترس در بازار ...... 88
2-9-1 شناسایی بعضی از موتورهای پله ای
از روی تعداد و رنگ سیم ................. 93
2-10 بررسی بعضی از مدارات کنترل و درایور موتورهای پله ای... 95
فصل سوم – سخت افزار و نرم افزار پروژه .............................. 101
3 -1 معرفی میکرو کنترلر AVR ........................ 105
3-2 خصوصیات ATMEGA32 ................... 106
3-3 معرفی مختصر کامپایلر BASCOM ............. 107
3-4 استفاده از ATMEGA32 به عنوان درایور یک
STEPPER MOTOR ................ 108
3-5استفاده از میکرو کنترلر ATMEGA32 به عنوان
درایور چهار محور ربات .......................................................... 110
3-6 استفاده از کامپایلر C++ در برنامه نویسی پورت پارالل .......112
3-7 برنامه کنترل ربات نوشته شده تحت کامپایلر C++ ...........115

ضمیمه الف .................................. 121
ضمیمه ب ............................... 126
ضمیمه ج .............................. 133