上位機 通信協(xié)議 下位機 步進電機 焊接功率平行縫焊機用于封裝集成電路芯片.目前我國使用的封裝集成電路芯片的設(shè)備基本來自于美國和日本等國家,價格昂貴,因此使其變得國產(chǎn)化、價位低具有深遠的意義.
1 系統(tǒng)的主要組成與功能
系統(tǒng)由上位機（PC機）和下位機（單片機）兩部分組成,硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示.
上位機（PC機）軟件采用可視化編程語言VB6.0開發(fā),使用Mscomm控件完成PC機與單片機的數(shù)據(jù)通信,傳送控制信息、狀態(tài)信息和焊接參數(shù);并利用VB6.0具有的對各種數(shù)據(jù)庫的操作能力實現(xiàn)焊接的人性化.下位機（單片機）通過串行接口接收PC機發(fā)送的命令,啟動工作程序,控制6個步進電機（其中x軸兩個、y軸1個、z軸兩個,旋轉(zhuǎn)θ軸1個）,通過絲杠將電機的角位移轉(zhuǎn)換為線位移,帶動焊接電極按設(shè)計的軌跡運行,并實時向PC機傳送當前的運行狀態(tài).系統(tǒng)的主要功能有:
①上位機實時監(jiān)視下位機的工作狀態(tài),控制下位機的工作過程;設(shè)置下位機的工作參數(shù),接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息;記錄歷史芯片的焊接參數(shù).系統(tǒng)在重新上電時,將最新的焊接參數(shù)作為本次焊接參數(shù)的默認值;進行數(shù)據(jù)處理并顯示數(shù)據(jù)和工作狀態(tài),指導(dǎo)操作過程;
②下位機控制6個步進電機的轉(zhuǎn)動,最終控制焊接電極的移動;控制焊接功率的大小并實現(xiàn)間歇控制;實現(xiàn)焊接電極的微調(diào).
③系統(tǒng)的各焊接軸方向精度不得低于0.1mm.
圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
2 系統(tǒng)資源利用及通信機理
2.1 系統(tǒng)資源的利用
為充分利用PC機強大的數(shù)據(jù)處理能力、海量的存儲空間,有效地發(fā)揮單片機數(shù)據(jù)存儲器的作用,必須合理地分配系統(tǒng)資源.具體做法之一是PC機在發(fā)送焊接數(shù)據(jù)時,將其以浮點數(shù)存儲的焊接參數(shù)根據(jù)步進電機的步角和絲杠比轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)發(fā)送給單片機;二是當脈沖數(shù)占用的位數(shù)略大于單字節(jié)整數(shù)倍N位時,在滿足精度要求的前提下有:發(fā)送的數(shù)據(jù)=原數(shù)據(jù)/2n,這時對發(fā)送數(shù)據(jù)取整,單片機接收到該整數(shù)數(shù)據(jù)后,左移N位便可恢復(fù)真實數(shù)據(jù).這樣既提高了通信效率,又減小了對單片機RAM的占用.
2.2 系統(tǒng)通信協(xié)議
波特率設(shè)置為4800bps;數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)置為:起始位1bit,數(shù)據(jù)位8bit,停止位1bit.
PC機向單片機發(fā)送的信息包包括數(shù)據(jù)信息包和控制信息包.數(shù)據(jù)信息包括結(jié)構(gòu)為:以“S”字符開頭,其后為22字節(jié)的16進制數(shù).發(fā)送時按 ASCII碼格式（文本格式）發(fā)送,實際發(fā)送44個ASCII碼.下位機正確收到后,向PC機發(fā)“K”作為確認應(yīng)答信號.若在規(guī)定的時間內(nèi),PC機未收到 “K”信號,則重發(fā).若三次未成功,則在屏幕上給出顯示信息.PC機必須保證44個ASCII碼的包長度,以免系統(tǒng)誤動.控制信息包結(jié)構(gòu)為:以大寫“O” 開始,其后為單字節(jié)16進制數(shù)的控制字,實際發(fā)送兩個字節(jié)ASCII碼,也是以“K”作為應(yīng)答信號,采用等比碼3/8.發(fā)送時高位在前,低位在后.
PC機從單片機接收的信息包括結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容為數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信號,且數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息被同時發(fā)送.該信息以“S”開關(guān),其后為32個1位16進制數(shù)的ASCII碼,以“K”作為結(jié)束信號.若PC機收到單片機發(fā)來的完整信息包,則有屏幕提示,指示用戶進行操作.
以上的信息由雙字節(jié)數(shù)、單字節(jié)數(shù)混合構(gòu)成,信息包的頭與尾均采用非十六進制的ASCII碼字符,以示區(qū)分.接收方則按照協(xié)議雙方規(guī)定的算法進行解包,發(fā)送方按照雙方規(guī)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組包.