【文章內(nèi)容簡介】 器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。(2)轉(zhuǎn)換元件，是傳感器中將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適用于傳輸或測量的電信號的部分。(3)轉(zhuǎn)換電路，是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率量的電路。 (4)輔助電源，是用于提供傳感器正常工作能源的電源。傳感器的組成如圖210所示。 圖210 傳感器的組成2. 硬件設(shè)計中用到的傳感器介紹(1) 接近式傳感器接近式傳感器為位置傳感器，是專門為Festo驅(qū)動器而配套設(shè)計的。這些傳感器可直接安裝于驅(qū)動器上也可通過特定的安裝附件進(jìn)行安裝。只有在驅(qū)動器的活塞上加上永磁體，才能使接近式傳感器工作。接近式傳感器在氣缸上的位置可以通過機械方式加以調(diào)整并固定。一旦氣缸活塞 回復(fù)到這一位置，切換信號的狀態(tài)就會發(fā)生變化。(2) 電子式行程開關(guān)位置控制裝置電子式行程開關(guān)外形及符號如圖211所示。 圖211 電子式行程開關(guān)外形及符號為了知道氣缸活塞的兩個絕對位置（最內(nèi)端和最外端），可以用兩個磁感應(yīng)傳感器來檢測。如圖212所示。在氣缸活塞環(huán)上，包有一層永久磁鐵。當(dāng)活塞往外運動到最外端時，傳感器A就發(fā)出信號（一般傳感器上有指示燈），當(dāng)活塞往內(nèi)運動到最內(nèi)端時，傳感器B就發(fā)出信號。這樣就可以檢測氣缸活塞的位置。圖212位置控制檢測3. 傳感器控制動作 機械手爪手需要完成張開和閉合兩個動作，爪手動作完全依靠驅(qū)動氣缸控制。因此，對爪手動作控制就是對驅(qū)動氣缸運動控制。驅(qū)動氣缸行程較短，因而運動速度和沖擊無需控制，只需在氣缸兩端安裝限位開關(guān)即傳感器，其硬件連接如圖212所示，用傳感器檢測爪手動作是否完成，以便對機械手下一步動作進(jìn)行控制。如圖213流程圖所示，爪手動作控制是開環(huán)控制，所以其控制程序的編寫邏輯簡單。按照爪手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，驅(qū)動氣缸活塞桿下降，爪手閉合；驅(qū)動氣缸活塞桿上升，爪手張開。因此，當(dāng)限位開關(guān)3 響應(yīng)時，表示爪手完全閉合，抓取動作結(jié)束，機械手即將上升；當(dāng)限位開關(guān)2 響應(yīng)時，表示爪手完全張開，卸放動作結(jié)束，機械手即將返回，如圖214所示 圖213 爪手張開控制 圖214 爪手閉合控制4. 傳感器的電路連接傳感器信號輸入電路電路圖如圖215所示，通過檢測出的信號來控制P1口的高低電平，以給單片機一個輸入信號。 圖215 傳感器信號輸入電路 LED指示模塊 圖216工作狀態(tài)指示，指示燈D5亮，表示機械手抓取物體。，指示燈D4亮，表示機械手上升放物體。，指示燈D3亮，表示機械手卸放物體。 功率驅(qū)動電路機械控制電路包括電機輸出電路、電磁閥輸出電路和手臂歸零輸出控制電路。下面對電磁閥驅(qū)動做以下介紹：設(shè)計采用緊湊型CPE型電磁閥控制。由于系統(tǒng)要求氣動回路流量不大，所以選擇集成安裝緊湊型電磁閥CPE10M1BH5LSM7型及CPE10M1H5/3GM7型兩種。CPE型電磁閥具有以下特點： 閥島 CPE10由多個高強度玻璃纖維加強的聚酰胺模塊組成； 在基本組塊和擴展組塊中的PRS 通道可被封死，因此可形成不同的壓力區(qū)； 兩端都可接氣源及排氣通道，氣口在基本塊或端塊上； 可從尾端或頂端接入氣源及排氣通道； 卡口式連接，安裝時無需螺絲； 安裝選項: 單個安裝, 導(dǎo)軌安裝或板 壁式安裝。CPE10M1BH5LSM7電磁閥的意義為：CPE（緊湊型）、M1BH（24 V DC ，所匹配插座 KMYZ9）、5（5通）、L（單電控, 氣彈簧復(fù)位）、S（不帶先導(dǎo)）、M7（接口類型M7 螺紋）。該電磁閥的特點：流量大功耗小。緊湊型CPE10M1BH5LSM7型電磁閥外形及符號如圖217所示 圖217 緊湊型CPE10M1BH5LSM7型電磁閥外形及符號由于單片機的工作電壓和電流太低，不能直接驅(qū)動進(jìn)氣/排氣電磁閥，需要由24V電壓來提供電源，所以要有一個功率驅(qū)動電路來通過單片機提供信號，以控制電動機和電磁閥。這里選用三極管來實現(xiàn)其驅(qū)動。電磁閥和電動機的驅(qū)動電路如圖218所示 圖218 電磁閥驅(qū)動電路 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計根據(jù)功能要求設(shè)計主程序，通過按鍵來選擇并執(zhí)行功能,要實現(xiàn)左邊夾取工件，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運動到右邊釋放工件，程序主要有按鍵掃描及處理程序、傳感器掃描及處理、顯示程序、運動程序?？傮w程序流程圖如圖31所示。 圖31主程序流程圖本次安裝搬運單元的軟件設(shè)計部分主要分為按鍵掃描，按鍵處理，傳感器掃描，傳感器處理，數(shù)碼管動態(tài)顯示，運行動作幾大模塊。其中按鍵處理程序放在主程序中完成，采用定時中斷來實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 LED顯示模塊設(shè)計LED 顯示子程序流程如圖32所示，其編程邏輯是分別將百位、十位和個位的地址和數(shù)據(jù)依次傳送到指定存儲器，再調(diào)用延時程序，直至串行口中斷響應(yīng)。 圖32 LED 顯示子程序流程圖并且，單片機每20ms掃描一次鍵盤，如果有鍵按下，則判斷是哪一個鍵按下繼而執(zhí)行相應(yīng)的操作。顯示是一個連續(xù)的過程就要求數(shù)碼管得采取動態(tài)顯示來滿足這一要求，從而完成相應(yīng)的功能。第四章 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析 硬件調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試都是獨立進(jìn)行的。這里主要介紹硬件系統(tǒng)的調(diào)試。 硬件電路ERC測試如圖41所示，選擇ERC做電路測試。圖41 ERC測試 硬件電路網(wǎng)絡(luò)化硬件電路網(wǎng)絡(luò)化如圖42所示，選擇CREATE NETLIST,即可產(chǎn)生圖43所示界面。圖42硬件電路網(wǎng)絡(luò)化圖圖43硬件電路網(wǎng)絡(luò)化圖 生成PCB板PCB板的生成過程比較復(fù)雜。首先要新建一個WIZARD文件，按提示選擇，之中要選擇雙層板并通過空連接。之后即可產(chǎn)生一個PCB文件，在對話框中選擇LOADNET,再對網(wǎng)格化后的文件進(jìn)行編譯。如果無錯即可出現(xiàn)如圖44所示的對話框。圖44選擇精確顯示在圖44的對話框中選擇精確顯示。即可彈出PCB板概圖的界面。把各個元件按照合理的布局拉開，在點擊AUTOROUTEALLROUTEALL,既可生成PCB板。 聯(lián)機調(diào)試當(dāng)軟件調(diào)試和硬件調(diào)試都正確無誤的時候，就可以進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試了。在調(diào)試中繼續(xù)找出單獨調(diào)試中無法找出的故障。如：程序燒寫不到STC89C52RC單片機里，檢查電源電路復(fù)位電路等連接是否正確，單片機VCC和GND兩端是否有電壓。如果還不能下載程序，檢查與單片機直接相連的元件如晶振等是否正常。軟硬件調(diào)試成功就可以考慮往單片機中下載程序了。選用STC燒寫軟件來完成對單片機程序的燒寫下載過程。通電后，本次設(shè)計系統(tǒng)能夠正常運行。上電后，數(shù)碼管自動顯示“0000”，LED狀態(tài)指示燈亮；當(dāng)按下“開始”按鍵，單片機執(zhí)行相應(yīng)程序，完成動作過程，數(shù)碼管顯示加工的工件個數(shù)；當(dāng)按下“停止”按鍵，動作在完成當(dāng)次循環(huán)后停止；當(dāng)按下“清零”按鍵，數(shù)碼管計數(shù)顯示清零，此后，從零開始重新計數(shù)。結(jié) 論MPS安裝搬運單元控制系統(tǒng)的設(shè)計這一課題是一個典型的利用單片機取代原有PLC控制的一個課題，設(shè)計中用到了多學(xué)科的知識內(nèi)容，涉及到的部分有PLC、C語言、單片機、電工電子電路、機電傳動控制等。本設(shè)計主要從以下幾個方面開展了研究工作： 1．對MPS安裝搬運單元要實現(xiàn)的功能進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一套控制系統(tǒng)方案，該控制系統(tǒng)方案能夠?qū)崿F(xiàn)對MPS安裝搬運單元的比較常見和實用的主要功能的控制；2．通過查閱大量的資料和手冊，明確了MPS安裝搬運單元控制系統(tǒng)的設(shè)計的目的和意義，并經(jīng)過自己一定的調(diào)查和同組成員之間的討論提出了本課題的主要設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容；3．基于STC89C52單片機的處理速度快、處理能力強、端口資源豐富、體積小且廉價等一系列特點，我們選用STC89C52單片機作為硬件控制系統(tǒng)的主控芯片，通過試驗，該控制系統(tǒng)運行時可以達(dá)到預(yù)期的效果；4．設(shè)計并繪制了MPS安裝搬運單元控制系統(tǒng)的電路原理圖，通過硬件調(diào)試之后，結(jié)合軟件程序進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試，演示MPS安裝搬運單元的運行情況。在本課題的研究中，作者雖然已經(jīng)盡最大努力做了上述工作，但由于時間倉促，水平有限，有一些工作如PCB印制電路板的設(shè)計等做的還不夠完善，在許多方面都還有待進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。參考文獻(xiàn)[1] 余錫存，曹國華．單片機原理及接口技術(shù)[M]． 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000：97—99 [2] 張毅剛．單片機原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2003：98—100 [3]丁元杰．單片機原理及應(yīng)用[M]．第三版．北京：機械工業(yè)出版社，2005：60—65[4] 范立南，謝子殿．單片機原理及應(yīng)用教程[M]．北京：北京出版社，2006：73—75 [5] 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