【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 45176。 1500μs 90176。 2021μs 135176。 2500μs 180176。 機(jī)械手有 6 個(gè)自由度，而機(jī)器人可多達(dá) 18~23 個(gè)自由度，才能完成它們的職責(zé) [6]。 Parallax Servo Controller，也就是 “PSC”， 視差伺服控制器。 最多能夠控制 16 個(gè)電機(jī)。通過把兩個(gè) PSC 控制器連接成網(wǎng)絡(luò)，那么可以只使用單片機(jī)的一個(gè) I/O 與它們連接，即可完成 32 個(gè)電機(jī)的控制工作。 PSC采用圖 5所示 1接口， 與單片機(jī)之間直接傳送數(shù)據(jù) ?？梢钥刂?16個(gè)伺服電機(jī)。伺服電機(jī)可以同時(shí)的、不間斷的在 0到 180度之間旋轉(zhuǎn) [7]。 PWM分辨率為 2微秒， 0到 63電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)置。 PSC伺服控制器 如圖 5所示。 11 圖 5 PSC伺服控制器 如圖 5所示， PSC的 各引腳 中 ， 引腳 7—22對(duì) 應(yīng) CH0—CH15，為電機(jī) 控制 接口，可接 16個(gè)伺服電機(jī)；引腳 1為通信端，與主控器連接 ，用于接收命令字和控制字，引腳 23與 24為電源接口。 顯示終端選擇 隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展， LCD 顯示面板正在融入我們的生活，讓我們的生活變 得多姿多彩，在很多方面都已經(jīng)應(yīng)用到，如 移動(dòng)電話、 MP車載電視和導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)等。 本次設(shè)計(jì)采用 成都市飛宇達(dá)實(shí)業(yè) 有限公司的 FYD128640402B 液晶 顯示 模塊。 FYD128640402B 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中 文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，它的分辨率為12864，內(nèi)置 8192 個(gè) 168 點(diǎn) ASII 字符集 [8]。利用該模塊靈活的接口方式簡(jiǎn)單、方便操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互界面 ?？梢燥@示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字。也可以完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又以顯著特點(diǎn)。 FYD128640402B終端技術(shù)規(guī)格如表 4 所示。 12 表 4 顯示終端技術(shù)規(guī)格 規(guī)格 參數(shù) 工作電壓 VDD ~+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓 ) 顯示分辨率 12864 點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)方式 1/32DUTY， 1/5BIAS 顯示方式 STN、半透、正顯 視覺方向 6 點(diǎn) 背光方式 側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通的 LED 的 1/5—1/10 字庫 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字， 支持 GBK（簡(jiǎn)體）、 BIG5（繁體） 通訊方式 串口、并口可選 頻率 2MHZ 時(shí)鐘頻率 工作溫度 0～ 55℃ 存儲(chǔ)溫度 20℃ 60℃ 其他 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓。無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。 由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都簡(jiǎn)潔得多， 而且該模塊的價(jià)格也略低與相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。顯示終端如圖 6 所示。 圖 6 顯示終端 13 傳感器及電源的選擇 由于本設(shè)計(jì)第二套動(dòng)作中，需要對(duì)抓取物體進(jìn)行不同材質(zhì)識(shí)別，且受機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，必須采用體積小、重量輕的檢測(cè)傳感器。本設(shè)計(jì)采用反射式 紅外光電 傳感器，它體積小，便于布置安裝，輸出是數(shù)字量，便于單片機(jī)處理。 這種傳感器的特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，測(cè)量精度高， 反射式光電傳感器是將紅外發(fā)光管和硅光敏三極管等，以相同的方向裝在支架上。當(dāng)紅外線發(fā)光管通電發(fā)光時(shí)，光通過被照射物反射到硅光敏 三極管窗口上，使硅光敏三極管導(dǎo)通，從而有一定大的電流輸出，以此檢測(cè)物體的有無 [9]。適用于光電接近開關(guān)、光電自動(dòng)控制、物體識(shí)別等方面。近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電式傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機(jī)電控制、計(jì)算機(jī)、國(guó)防科技等方面的應(yīng)用都非常廣泛 [10]。 本設(shè)計(jì)采用的是福建省南平市瑞光電子廠生產(chǎn)的反射式紅外光電傳感器RG5000。 其參數(shù)如 5 表所示。 表 5 傳感器參數(shù) 規(guī)格 參數(shù) 工作電壓 5V 電流 100mA 工作溫度 20—85℃ 存儲(chǔ)溫 度 20—85℃ 最佳檢測(cè)范圍 1—9mm 輸入波長(zhǎng) 950nm RG5000 是單光束紅外光電傳感器，由進(jìn)口高發(fā)射功率的砷化鎵（砷鋁鎵）紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶體管組成。它具有高靈敏度、最佳檢測(cè)范圍寬為 19mm、體積小、濾可見光、防塵等優(yōu)點(diǎn)。 RG5000 傳感器外形圖 如圖 7 所示， 14 圖 7 RG5000 傳感器外形圖 本設(shè)計(jì)電源采用 自制電源，主要由 78L06 三端穩(wěn)壓器構(gòu)成。 該穩(wěn)壓器 具有穩(wěn)壓濾波和保護(hù)作用。 4 六自由度機(jī)械手實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的電路設(shè)計(jì) 主控制器 接口 設(shè)計(jì) AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針， 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式 [11]?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為15 止。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52 。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè) TTL 邏輯電平。 對(duì) P0 端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此 外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能 T2；（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出； T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用）； MISO（在系統(tǒng)編程用）； SCK（在系統(tǒng)編程用）。 第二 功能如表 6 所示。 表 6 P1 個(gè)引腳第二 功能示意 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入） ，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸 入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 “1”。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 16 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0 (外中斷 0) INT1 (外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 )此外， P3 口還接收一些用于FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P3 各 個(gè) 引腳第二功能如表 7 所示。 表 7 P3 各引腳第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0 (外部中斷 0) INT1 (外部中斷 0) T0（定時(shí)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)器 1 外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RST： 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ PROG ： 地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖， 可以 用 來作為 外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”， ALE 操作將無效。這一位置 “1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效 。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位 （地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位） 的17 設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN ： 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN ）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 EA /VPP： 訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 特殊功能寄存器 (SFR)的地址空間 映像 并不是所有的地址都被定義了。 片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會(huì)無效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù) “1” 。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為 “0”。 定時(shí)器 2 寄存器：寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定時(shí)器 2 的控制位和狀態(tài)位，寄存器對(duì) RCAP2H 和 RCAP2L 是定時(shí)器 2 的捕捉 /自動(dòng)重載寄存器。 中斷寄存器：各中斷允許位在 IE 寄存器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在 IE 中設(shè)置。 掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位（ POF）位于特殊寄存器 PCON 的第四位（ ） 。上電期間 POF 置 “1” 。 POF 可以軟件控制使用與否，但不受復(fù)位影響。 PSEN——程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0