上位機(jī) 通信協(xié)議 下位機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 焊接功率平行縫焊機(jī)用于封裝集成電路芯片.目前我國(guó)使用的封裝集成電路芯片的設(shè)備基本來(lái)自于美國(guó)和日本等國(guó)家,價(jià)格昂貴,因此使其變得國(guó)產(chǎn)化、價(jià)位低具有深遠(yuǎn)的意義.
1 系統(tǒng)的主要組成與功能
系統(tǒng)由上位機(jī)（PC機(jī)）和下位機(jī)（單片機(jī)）兩部分組成,硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示.
上位機(jī)（PC機(jī)）軟件采用可視化編程語(yǔ)言VB6.0開(kāi)發(fā),使用Mscomm控件完成PC機(jī)與單片機(jī)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(duì)各種數(shù)據(jù)庫(kù)的操作能力實(shí)現(xiàn)焊接的人性化.下位機(jī)（單片機(jī)）通過(guò)串行接口接收PC機(jī)發(fā)送的命令,啟動(dòng)工作程序,控制6個(gè)步進(jìn)電機(jī)（其中x軸兩個(gè)、y軸1個(gè)、z軸兩個(gè),旋轉(zhuǎn)θ軸1個(gè)）,通過(guò)絲杠將電機(jī)的角位移轉(zhuǎn)換為線位移,帶動(dòng)焊接電極按設(shè)計(jì)的軌跡運(yùn)行,并實(shí)時(shí)向PC機(jī)傳送當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài).系統(tǒng)的主要功能有:
①上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視下位機(jī)的工作狀態(tài),控制下位機(jī)的工作過(guò)程;設(shè)置下位機(jī)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(shí),將最新的焊接參數(shù)作為本次焊接參數(shù)的默認(rèn)值;進(jìn)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(guò)程;
②下位機(jī)控制6個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),最終控制焊接電極的移動(dòng);控制焊接功率的大小并實(shí)現(xiàn)間歇控制;實(shí)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(jī)理
2.1 系統(tǒng)資源的利用
為充分利用PC機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、海量的存儲(chǔ)空間,有效地發(fā)揮單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)在發(fā)送焊接數(shù)據(jù)時(shí),將其以浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的焊接參數(shù)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步角和絲杠比轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)發(fā)送給單片機(jī);二是當(dāng)脈沖數(shù)占用的位數(shù)略大于單字節(jié)整數(shù)倍N位時(shí),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(shí)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)取整,單片機(jī)接收到該整數(shù)數(shù)據(jù)后,左移N位便可恢復(fù)真實(shí)數(shù)據(jù).這樣既提高了通信效率,又減小了對(duì)單片機(jī)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(jī)向單片機(jī)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(kāi)頭,其后為22字節(jié)的16進(jìn)制數(shù).發(fā)送時(shí)按 ASCII碼格式（文本格式）發(fā)送,實(shí)際發(fā)送44個(gè)ASCII碼.下位機(jī)正確收到后,向PC機(jī)發(fā)“K”作為確認(rèn)應(yīng)答信號(hào).若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),PC機(jī)未收到 “K”信號(hào),則重發(fā).若三次未成功,則在屏幕上給出顯示信息.PC機(jī)必須保證44個(gè)ASCII碼的包長(zhǎng)度,以免系統(tǒng)誤動(dòng).控制信息包結(jié)構(gòu)為:以大寫(xiě)“O” 開(kāi)始,其后為單字節(jié)16進(jìn)制數(shù)的控制字,實(shí)際發(fā)送兩個(gè)字節(jié)ASCII碼,也是以“K”作為應(yīng)答信號(hào),采用等比碼3/8.發(fā)送時(shí)高位在前,低位在后.
PC機(jī)從單片機(jī)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(hào),且數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息被同時(shí)發(fā)送.該信息以“S”開(kāi)關(guān),其后為32個(gè)1位16進(jìn)制數(shù)的ASCII碼,以“K”作為結(jié)束信號(hào).若PC機(jī)收到單片機(jī)發(fā)來(lái)的完整信息包,則有屏幕提示,指示用戶進(jìn)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(jìn)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(jìn)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.