摘 要：簡(jiǎn)要闡述了電動(dòng)飛達(dá)在貼片機(jī)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，介紹了電動(dòng)飛達(dá)的機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)論述了飛達(dá)電控模塊方案，對(duì)比采用AVR單片機(jī)和ARM7控制方案，分析了2種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及其具體應(yīng)用注意事項(xiàng)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)飛達(dá)；AVR單片機(jī)；ARM7；電控模塊

中圖分類號(hào)：TM910.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.112

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，貼片設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)上，分為自動(dòng)和手動(dòng)2種，而全自動(dòng)貼片機(jī)是電子組裝行業(yè)的發(fā)展方向。

供料器FEEDER（飛達(dá)）是貼片機(jī)的一個(gè)重要部件，目前，供料器基本采用的是氣動(dòng)工作方式，就是行業(yè)所說的氣動(dòng)飛達(dá)。隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，要求貼片機(jī)向速度更快、精度更高和柔性連接模塊化發(fā)展。氣動(dòng)飛達(dá)是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，各型號(hào)間不能替換，速度和精度都不能滿足全自動(dòng)貼片機(jī)發(fā)展的要求，而電動(dòng)飛達(dá)就是替代氣動(dòng)飛達(dá)的產(chǎn)品。目前，進(jìn)口高端貼片機(jī)使用電動(dòng)飛達(dá)。

1 電動(dòng)飛達(dá)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 提高產(chǎn)能

電子馬達(dá)可以微調(diào)進(jìn)給料距離，解決機(jī)械飛達(dá)使用中不同步貼裝的問題，節(jié)約了大量的換料和調(diào)機(jī)時(shí)間。

1.2 節(jié)約成本

使用機(jī)械飛達(dá)，容易因磁化、氣缸不良等原因引發(fā)工作誤差。而電動(dòng)飛達(dá)精度高，能夠有效解決貼片機(jī)貼片零件翻件、側(cè)立、送料不到位、拋料等問題。

1.3 通用性

電動(dòng)飛達(dá)用單片機(jī)控制，可以通過調(diào)整工作參數(shù)用于不同型號(hào)的貼片機(jī)上。

1.4 高安全性

機(jī)械飛達(dá)加裝保護(hù)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難實(shí)現(xiàn)，而電動(dòng)飛達(dá)是電氣控制的，容易加裝保護(hù)裝置，能夠避免因外部問題而造成的設(shè)備維修損失。

1.5 人機(jī)對(duì)話

電動(dòng)飛達(dá)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每支飛達(dá)的貼裝數(shù)量，可作為設(shè)備數(shù)據(jù)庫分析使用。

2 電動(dòng)飛達(dá)的結(jié)構(gòu)

2.1 飛達(dá)的主要結(jié)構(gòu)

飛達(dá)包括變速皮帶、馬達(dá)、齒輪、卷取齒輪、加塊和控制電路板等部分。

2.2 飛達(dá)端口說明

飛達(dá)采用14Pin易插式插頭與機(jī)臺(tái)連接，端口通訊協(xié)議如下：引腳1為（24 V）外部供電24 V；引腳2為（NC）空腳；引腳3為（GND）外部供電0 V；引腳4為（NC）空腳；引腳5為（CHECK）飛達(dá)狀態(tài)指示，上電默認(rèn)低電平，當(dāng)自動(dòng)吐料幾個(gè)后至為高電平；引腳6為（WRITE）寫飛達(dá)數(shù)據(jù)控制，高電平有效，與PLUS同時(shí)為高電平時(shí)，可修改飛達(dá)內(nèi)部數(shù)據(jù)；引腳7為（PLUS）進(jìn)給脈沖，高電平有效；引腳8為（RUN）運(yùn)行指示，飛達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)中輸出低電平，待機(jī)時(shí)高電平；引腳9為（ALM）故障輸出，飛達(dá)有故障時(shí)輸出低電平；引腳10為（CONT）飛達(dá)插入確認(rèn)，連接飛達(dá)插入保護(hù)開關(guān)，插入后與GND短接；引腳11為（GND）外部供電0 V；引腳12為（TXD）串口數(shù)據(jù)發(fā)送，TTL電平，邏輯反向；引腳13為（RXD）串口數(shù)據(jù)接收，TTL電平，邏輯反向；引腳14為（FG）地線，連接外殼。

3 飛達(dá)電控模塊方案設(shè)計(jì)

方案一：采用AVR單片機(jī)和A3977步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來控制步進(jìn)電機(jī)。

方案二：采用ARM7控制ULN2003達(dá)林頓集成驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

4 方案論證

4.1 方案一

方案一采用AVR單片機(jī)和A3977來控制四相的步進(jìn)電機(jī)。

單片機(jī)AVR采用Atmel公司的ATmega16，它是8位程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)。采用AVR單片機(jī)與普通的51單片機(jī)相比，AVR的運(yùn)算速度更快，并且有非常豐富的片內(nèi)資源。單片機(jī)通過串口接受上位機(jī)PC發(fā)來的指令，根據(jù)命令執(zhí)行任務(wù)，完成任務(wù)后把信息再回傳給上位機(jī)。

芯片A3977是Allegro公司開發(fā)專門用于雙極型步進(jìn)電機(jī)的微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，穩(wěn)定性高，最大功率可接近90 W，電流輸出約2.5 A，其內(nèi)部集成有步進(jìn)和直接譯碼接口、正反轉(zhuǎn)控制電路、雙H橋驅(qū)動(dòng)等。為了提高其穩(wěn)定性，該芯片電源VCC通過外接電源直接提供，與單片機(jī)電源分開供電，其輸出端直接與四相步進(jìn)電機(jī)相連。該驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)由AVR單片機(jī)提供。

4.2 方案二

方案二采用ARM7控制ULN2003達(dá)林頓集成驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

ARM7采用的是PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S核、單電源供電、LQFP64封裝的LPC2131。該芯片的特點(diǎn)是：①處理速度快，功耗低；②支持雙指令集，能兼容8位/16位器件；③指令執(zhí)行速度更快；④大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；⑤尋址方式靈活、簡(jiǎn)單；⑥指令長度固定等。

由于LPC2131的GPIO驅(qū)動(dòng)能力有限，所以，必須通過ULN2003達(dá)林頓集成驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。ULN2003芯片由7個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成，工作電流大，工作電壓高，能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50 V的電壓。在使用過程中，需在步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路間連接電阻，防止控制紊亂而造成電機(jī)被損壞的情況發(fā)生。

5 總結(jié)

方案一的優(yōu)點(diǎn)是，AVR單片機(jī)使用精簡(jiǎn)指令，專用驅(qū)動(dòng)芯片控制步進(jìn)電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，容易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是，處理速度慢，與上位機(jī)數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性差。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是，處理器速度快，實(shí)時(shí)性好；缺點(diǎn)是開發(fā)成本比較高，開發(fā)難度比較大。

在實(shí)際操作時(shí)，先選擇方案一，如果實(shí)際測(cè)試達(dá)不到要求，再按照方案二設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：何善?。?982—），男，主要從事工業(yè)自動(dòng)化教學(xué)與研究方面的工作。

〔編輯：白潔〕