【文章內(nèi)容簡介】 理，繼電器的銜鐵吸合，則所對應(yīng)的電磁閥得電，它將驅(qū)動與其對應(yīng)的液壓缸動作。 圖 電磁閥原理圖 實(shí)驗(yàn)機(jī)械手總體控制設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手的控制面板的控制系統(tǒng)就相當(dāng)于人的大腦，它指揮機(jī)械手的動作。機(jī)械手的工作順序、應(yīng)達(dá)到的位置。如手臂的升降、伸縮、回轉(zhuǎn)、手指的開閉動作，以及各個(gè)動作的時(shí)間、當(dāng)前在狀態(tài)的LCD顯示等，都是通過控制面板的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是通過控制面板上的按鈕控制來實(shí)現(xiàn)自動和手動完成工作行程。：步進(jìn) 初始位置 手臂伸 手臂下降 手爪張開 手爪夾緊 手臂上升 右 轉(zhuǎn) 手臂縮回 手臂縮回 左 轉(zhuǎn) 手爪夾緊 手臂上升 手爪張開 手臂下降 手臂伸出快進(jìn) 起始位置 手臂伸出、下降，手爪張開 手爪閉合 右 轉(zhuǎn) 手臂縮回、上升，手爪閉合 手爪張開 手臂伸出、下降 左轉(zhuǎn) 手臂縮回、上升 步進(jìn)、快進(jìn)流程圖 氣缸的控制設(shè)計(jì)，它們分別通過一對兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，機(jī)械手爪的升、降；機(jī)械手的伸縮缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的原理也基本相同。 機(jī)械手的控制要求為了便于生產(chǎn)加工、維修、調(diào)整設(shè)置的工作方式選擇開關(guān)。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：步進(jìn)和快進(jìn)兩種。手動操作：供維修用，即用按鈕對機(jī)械手的每一步動作單獨(dú)控制。例如，當(dāng)選擇手動操作時(shí)，按下上升/下降按鈕，機(jī)械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動作，其它動作以此類推。復(fù)位：當(dāng)由于斷電或其它原因?qū)е聶C(jī)械手運(yùn)行中途停止時(shí)，再次通電將操作方式選擇置于回原位位置，按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手即可按最短路徑的原則返回到初始位置。步進(jìn)：供試用，即按設(shè)計(jì)的工作流程系統(tǒng)在程序的控制下一步步一次完成?？爝M(jìn)：正常使用時(shí)，為了提高工作效率而設(shè)計(jì)一步完成多個(gè)動作。第3章 主控制器和外圍器件本控制面板設(shè)計(jì)的主控器件即控制的核心是單片機(jī)，外圍器件有繼電器、反相器和功率放大器等。 AT89S52單片機(jī) AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央 處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 AT89C52引腳功能圖 ，AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性： 兼容MCS51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率024MHz 2個(gè)串行中斷 可編程UART串行通道 2個(gè)外部中斷源 共6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 3級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 繼電器電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 實(shí)物圖本設(shè)計(jì)電路板上使用的是直流電磁繼電器。直流繼電器有兩種，一種是中間繼電器，一種是驅(qū)動繼電器。 繼電器示意圖 繼電器工作原理繼電器就是電子機(jī)械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)線圈中流過電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線圈斷電時(shí)，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復(fù)與第一個(gè)觸點(diǎn)的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料或有機(jī)玻璃防塵罩保護(hù)著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。，當(dāng)控制電路中的開關(guān)K閉合時(shí)，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通；當(dāng)控制開關(guān)K斷開時(shí)，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開，電源電路亦隨之?dāng)嚅_。 繼電器工作原理圖 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)1. 額定工作電壓 　　是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 　　2. 直流電阻 　是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 　3. 吸合電流 　　是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 4. 釋放電流 　是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 　5．觸點(diǎn)切換電壓和電流 　　是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。[6] 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計(jì)：由于單片機(jī)的工作電壓和電磁閥的工作電壓和功率不匹配，所以我們用繼電器作為過渡橋梁。74LS04P的反相器，它的作用就是改變相序；ULN2003A為功率放大器，其目的是放大功率。 繼電器驅(qū)動電路 ULN2003雙極型線性集成電路ULN2003是一個(gè)單片高電壓、高電流的達(dá)林頓晶體管陣列集成電路。它是由7對NPN達(dá)林頓管組成的，它的高電壓輸出特性和陰極箝位二極管可以轉(zhuǎn)換感應(yīng)負(fù)載。單個(gè)達(dá)林頓對的集電極電流是500mA。達(dá)林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。此電路主要應(yīng)用于繼電器驅(qū)動器，字錘驅(qū)動器，燈驅(qū)動器，顯示驅(qū)動器（LED氣體放電），線路驅(qū)動器和邏輯緩沖器。主要特點(diǎn)* ，可以直接和TTL或5V CMOS裝置。* ULN2003工作電壓高，工作電流大，并能在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓。* 輸入和各種邏輯類型兼容* 繼電器驅(qū)動器ULN2003引腳介紹，： ULN2003邏輯圖引腳17：CPU脈沖輸入端，一個(gè)端口對應(yīng)一個(gè)信號輸出端；引腳1016：脈沖信號輸出端，分別與引腳17一一對應(yīng)。引腳9：該腳是內(nèi)部7個(gè)續(xù)流二極管負(fù)極的公共端，各個(gè)二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。用于感性負(fù)載時(shí)，該腳接負(fù)載電源正極，實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地，實(shí)際上就是達(dá)林頓管的集電極對地接通。 HD74LS04P反相器HD74LS04P是六反向器，也就是6個(gè)非門。非門的作用是倒相，就是輸入高電平則輸出低電平，輸入低電平則輸出高電平。該器件一般是14個(gè)腳，一個(gè)電源、一個(gè)地，其余12個(gè)腳分別是6個(gè)非門的輸入端和輸出端。切記A表示信號的輸入端，Y表示輸出端，不能顛倒次序。 HD74LS04P引腳圖 第4章 硬件電路及PCB圖設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)軟件PROTEL 2004是專業(yè)的硬件電路設(shè)計(jì)軟件，有著強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性。主要包括電路設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)兩大模塊。功能完備的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計(jì)模塊：包括用于原理圖設(shè)計(jì)的編輯器，用于修改和生成原理圖的元件編輯器，以及各種報(bào)表的生成器。原理圖設(shè)計(jì)模塊支持層次化及模塊化設(shè)計(jì)，具有用戶指定的電氣檢查功能。還提供了豐富的元件庫，包括市場上生產(chǎn)的主要元器件，還可根據(jù)個(gè)人需要創(chuàng)建元件。功能強(qiáng)大的PCB印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)印刷電路板設(shè)計(jì)模塊：包括用于電路板設(shè)計(jì)的編輯器，用于修改、生成元件封裝的元件封裝編輯器，電路板組建管理器，以及無網(wǎng)格自動布線器。PCB印刷電路板設(shè)計(jì)模塊具有完善的用戶信息交換平臺，強(qiáng)大的自動化設(shè)計(jì)功能，多樣化的文件輸出，參數(shù)化設(shè)計(jì)特性等。其自動布線系統(tǒng)是一個(gè)完全集成的無網(wǎng)格自動布線器，采用人工智能的全局布局方式。個(gè)人還可以根據(jù)自動布線的結(jié)果進(jìn)行局部調(diào)整與優(yōu)化。 設(shè)計(jì)技巧為了能夠快捷，準(zhǔn)確，高速地完成控制面板的控制電路設(shè)計(jì)，首先我們必須掌握其使用方法及技巧。①放置元器件元器件放置是繪制電路原理圖的一個(gè)必不可少的步驟，在放置元器件時(shí)按Tab鍵可以對元器件的參數(shù)（名稱、封裝等）進(jìn)行更改，這樣可以節(jié)約設(shè)置元件時(shí)間，還可以避免漏元件的封裝，減少下一個(gè)步驟出現(xiàn)錯誤。②創(chuàng)建庫元件一些在元件庫中找不到的元件，需要自己去創(chuàng)建，在進(jìn)行元件繪制用時(shí)按住ctrl鍵，創(chuàng)建的元件封裝將與元件自帶的封裝一樣美觀，也能夠放置到合適位置。③原理圖布局技巧在繪制原理圖過程中，對于比較復(fù)雜電路，連線一般比較多，元器件比較多，可使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號來簡化圖紙，一些不影響元件識別的屬性，不需要顯示出來，也可以隱藏起來，使圖片更為簡潔。布局電路，盡量整齊緊湊，有連線的元件盡量放在一起使線路更短，減少線條的交叉。一些引腳比較多的芯片一般放在電路圖的中間位置，連線也比較多，可以減少連線交叉，也美觀。④連線技巧在進(jìn)行連線時(shí)鼠標(biāo)應(yīng)在元件管腳的最頂端，當(dāng)鼠標(biāo)出現(xiàn)一個(gè)黑的時(shí)候開始連線，比較容易出現(xiàn)一些看起來連接上了，實(shí)際沒有連接上的短線情況。連線盡量直接，做到一根線一次連接到底，線路盡量短，布局會比較緊湊。[8][9][10] 電路設(shè)計(jì)框圖AT89S52主控制模塊晶振電路復(fù)位電路信號輸入端LCD模塊驅(qū)動模塊 電路設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)概述本電路是由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，功耗低。驅(qū)動部分主要是靠繼電器的銜鐵的吸合與斷開給來給8個(gè)電磁閥上電，從而驅(qū)動機(jī)械手動作。信號輸入端是為實(shí)現(xiàn)手動的工作方式設(shè)立的。主要是通過單片機(jī)監(jiān)視P0的各個(gè)口有無信號輸入，先前編好的程序會結(jié)合P0口的信號輸入情況給驅(qū)動模塊發(fā)出信號，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的單步動作；P2口是本控制系統(tǒng)驅(qū)動電路的核心，主要是通過編寫程序控制繼電器的通斷電；P1口的本系統(tǒng)的液晶顯示模塊，主要用于提醒當(dāng)前的工作狀態(tài)。硬件的結(jié)構(gòu)和可靠性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產(chǎn)品的性能。 單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，有時(shí)可能對系統(tǒng)需要進(jìn)行復(fù)位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計(jì)了手動的復(fù)位電路。這種電路的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中需要復(fù)位時(shí)，只需使開關(guān)閉合，在RST端就會出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平信號，從而使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 復(fù)位電路 晶振電路單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動下才能進(jìn)行工作。MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個(gè)時(shí)鐘振