AT89S51单片机非接触式搬运系统控制器设计(3)
(5)由于采用高温烧结的陶瓷体，大气中不会氧化；
(6)机械强度高，不会因供给流体的压力不同而发生形状和细孔的变形，因而装置可实现薄形化；
(7)根据取材粒子径形成条件不同，多孔物体的气孔径可以调整
(8)由于是非接触式输送，所以彻底防止了玻璃及基板等在运送中出现的搬运痕和损伤；
(9)非接触式水平输送设备，由于基板支撑面的扩大，有效地抑制了对基板应力的集中；
(10)非接触式纵型输送设备，可减少安装的占地面积，减低了基板的弯曲度，免除了安装基板中心支撑滑轮的必要，从而避免划痕的产生[6,7]。
1.1.3 应用领域
利用空气动力学原理实现的非接触夹持，由于对硅片的材料、形状限制低，对工作环境没有污染，同时利用该原理开发的装置还可以推广应用到食品包装、印刷、微电子、电信和医药等诸多领域，因而被各研究机构看好，并认为是现有生产环境下最有前景的方式之一[11]。
1.2 国内外研究现状
1.3 本设计研究的内容
本课题的任务为设计一个基于单片机的非接触式搬运系统控制器，通过分析搬运系统所需要执行的功能，设计出一个利用51单片机控制系统的输入输出的电路，并且完成元器件的选型和系统的调试工作。
2 气动部分分析和回路设计
2.1 气动功能分析
本课题中气动部分需要执行的功能是实现搬运系统在空间吹冰个自由度的搬运工作，分别为X、Y、Z三个方向。首先需要三个双作用的气缸组合作用，每个双作用气缸实现一个坐标轴的运动。气缸的动作由三个三位五通中位止回电磁阀控制。实现抓取工件的部分为非接触式吸盘，吸盘和Z轴的气缸组合在一起实现搬运过程中的上下移动。吸盘的通气和停止功能由一个二位二通电磁阀的左位通气和右位排气实现。
2.2 气动回路设计
分析系统的动作知道气缸需要在特定的位置停下来实现对被搬运工件在特定位置的抓取和放下，所以需要采用位置控制回路。利用三位五通中位止回换向电磁阀来实现气缸停止时左腔和右腔的压力平衡来锁定活塞的位置。而气缸的运动速度需要单向节流阀来控制，因此有进气节流和排气节流两种选择方案，如果采用进气节流会造成气缸排气腔的压力很快的降低到大气压，而进气腔由于节流阀的限制导致压力上升的速度缓，这样就容易导致气缸的活塞在运动时出现爬行现象，所以我们应该选择排气节流的方案来实现气缸活塞的稳定运动。
涡旋式吸盘的通气和停止通过一个二位二通换向阀来控制，当对吸盘通气时吸盘能够抓取工件，停止通气吸盘则放下工件。
非接触式吸盘的工作原理是利用空气流动产生涡旋负压，是工件收到向上的吸附力，从而实现对工件的非接触式抓取。非接触式吸盘的工作原理图如下所示。
图2.1 非接触式吸盘原理图
知道了非接触式吸盘的动作原理下面我们就设计气动回路。
通过以上分析得出气动回路原理图如图2.2所示。
1 双作用气缸；2 吸盘；3 单向节流阀；4 二位二通换向阀；
5 三位五通中位止回阀 ； 6 气源
图2.2 气动回路原理图
3 元器件的选型与说明
3.1 单片机的选型与说明
本课题是基于单片机的设计，因此单片机的型号和功能是本设计中的主要部分，他的性能决定着本设计的可行性与稳定性。由于本设计的输出量用到了单片机的7个引脚。输入部分的开关量较多，直接给单片机信号的开关量就达到14个之多，再加上单片机的复位电路和时钟电路需要的输入引脚有16个，这样我们选择单片机的时候就要考虑引脚数量的问题。根据分析我选择AT89S51单片机，这种单片机有44引脚和40引脚两种。根据需要40引脚的能够满足需求。所以单片机的选型我们选择40引脚的AT89S51型号单片机。该单片机的参数和介绍如下。