پایان نامه بازوی ربات قابل برنامه ریزی جهت بکارگیری در دستگاه های CNC

(تمامی شکل ها در فایل اصلی قابل مشاهده می باشد)

پایان نامه تحصیلی

دوره کارشناسی برق (مهندسی الکترونیک)

مقدمه

امروزه در دنیایی که کامپیوتر در ابعاد مختلف زندگی انسان باری را به دوش می کشد ،  و ابؤاری برای سرعت ودقت کار ها محسوب می شود،  همه ما می دانیم که رباتها یکی از پدیده های حیرت برانگیزخلق شده توسط انسان است و انسانها با در هم آمیختن علوم کامپیوتر ومکانیک وریاضی و...شگفتی های غیر قابل انکاری پدید آوردند .

هم اکنون در سال 2001 میلادی استفاده از رباتها در کشور های صنعتی امری مرسوم شده  و بکار گیری آنها در خطوط صنعتی، اکتشافات فضایی، انجام کارهای پر خطر برای انسان، خانه ىاری وسرگرمی بوضوح دیده می شود .بطور مثال در کشور ژاپن بیش از سه ونیم میلیون ودر کشور ایالات متحده آمریکا بیش ازیک میلیون و هشتصد هزارربات در حال کار وجود دارد .این در حالی است که این معقوله مطالعاتی در کشور های توسعه نیافته یا در حال توسعه هنوز مورد توجه واقع نیست و ِا بطور شایسته به آن  پرداخته نشده و عقب ماندگی زیادی در این مورد وموارد مشابه حس می گردد.بطوریکه منابع اطلاعاتی این صنعت در کشور ما بسیار محدود است، و معمولاًَ دنانده شرکت یا سازمانی در این مورد گامی هم برداشته باشد،  از انتشار ودر اختیار گذاشتن آن برای استفاده دیگران به شدت خودداری می ورزد بابیم آنکه منافع مالی سازمان مورد تهدید واقع شود .

پایان نامه ای که هم اکنون پیش روی شماست حاصل تلاش اینجانب برای بررسی مقدمات علم رباتیک می باشد .هدف این پژوهش مطالعه موتورهای پله ایtepping Motor)   ( ودرگاه موازی کامپیوتر( Parallel Port ) ومیکروکنترلرها(AVR) می باشد .

در تهیه این پایان نامه سعی شده تا به موضوعات مورد بررسی بطور جامع و بصورت کاربردی پرداخته شود و از منابع اطلاعاتی معتبر استفاده شود .امید است این مجموعه بتواند در جهت آشنایی و راهنمایی دوستان دیگر که گام های بلند تر دیگری در این زمینه بر خواهند داشت، مفید واقع شود.

  فصل اول

درگاه موازی کامپیوتر

) 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.

-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.

درشکل زیر(1-1) بلاک دیاگرام آداپتور موازی پرینتر ( IBM PC/AT ) را مشاهده میکنید.

شکل 1-1Parallel Printer Adapter (IBM PC/AT) Block Diagram

برای ایزولاسیون پورت و حفاظت از آن راه های مختلفی وجود دارد، که در شکل های بعدی نمونه هایی از آنها را ملاحظه خواهید کرد. در شکل 1-2 صفحه بعد مدار ایزوله کننده پورت موازی را که بوسیله IC 74LS573  صورت گرفته می بینید.

همچنین در شکل1-3 زیر مدار ایزوله کننده نوری را مشاهده می کنید.

همانطور که گفته شد، پارالل پورت مهمترین پورت مورد استفاده برای پروژه های دارای مدار واسط است. این پورت امکان استفاده از 9 بیت ورودی یا 12 بیت خروجی را در هر زمان مهیا می سازد. بنا بر این در کوچکتر کردن مدارهای خارجی در بسیاری از پروژه ها به ما کمک میکند. این پورت از 4 خط کنترل، 5 خط وضعیت و 8 خط داده تشکیل شده است.

پورتهای پارالل جدید تحت استاندارد IEEE 1284 ، ویرایش نخست سال 1994 هستند. این استاندارد 5 مود عملیاتی را که به شرح زیر هستند، تعریف می کند