【文章內(nèi)容簡介】 鍵信號后對機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的控制。 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路要求，圖41為 PC上位機(jī)操作界面的程序框圖，圖41上位機(jī)操作界面框圖根據(jù)流程圖的流程編寫上位機(jī)操作界面，,創(chuàng)建串口通信Msm控件及添加按鍵控件。一般用VB開發(fā)串行通信程序有兩種方法:一是利用Windows的通信API函數(shù)。另一種是采用VB標(biāo)準(zhǔn)控件Msm來實(shí)現(xiàn)。利用API編寫串口通信程序較為復(fù)雜，需要掌握大量通信知識，其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面更廣泛，更適合于編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序。在本畢設(shè)中不需太多串口功能，故不使用該方法。采用Msm控件實(shí)現(xiàn)串口通信時(shí)，首先添加一Msm控件到窗體中，該控件一般不在通用工具窗口中，而是需通過菜單項(xiàng)工程（P）→部件(O)進(jìn)入選擇窗口，此時(shí)工具窗口中出現(xiàn)Msm圖標(biāo)，即可被使用。：Private Sub cmd打開串口_Click() = 4 39。打開COMM4口 If = False Then = 9600,n,8,1 39。9600波特率，無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位 = True 39。打開串口 End If = 0 39。清除接收緩沖區(qū) End Sub在主窗體添加鍵盤按鍵觸發(fā)事件及鼠標(biāo)按下放開事件，檢測按鍵及鼠標(biāo)按鍵。以下是在鍵盤觸發(fā)事件中檢測按鍵的程序：Private Sub Form_KeyPress(KeyAscii As Integer)If KeyAscii = Asc(a) Then Call cmd1_Click 39。按 “a”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(d) Then Call cmd2_Click 39。按 “d”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(u) Then Call cmd3_Click 39。按 “u”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(j) Then Call cmd4_Click 39。按 “j”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(i) Then Call cmd5_Click 39。按 “i”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(k) Then Call cmd6_Click 39。按 “k”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(o) Then Call cmd7_Click 39。按 “o”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(l) Then Call cmd8_Click 39。按 “l(fā)”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(w) Then Call cmd9_Click 39。按 “w”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(s) Then Call cmd10_Click 39。按 “s”鍵，按鍵1觸發(fā)事件End Sub根據(jù)檢測到的按鍵信號發(fā)送機(jī)械手控制信號到串口數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)。圖42為程序框圖：圖42程序框圖在編寫的上位機(jī)操作界面添加編組框及退出鍵完善操作界面，使界面更友好。（上位機(jī)總程序詳見附錄一）。圖43為完成后的操作界面：圖43上位機(jī)操作界面 單片機(jī)總程序設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的的要求，進(jìn)行AVR單片機(jī)C語言編程，編程思路方框圖如圖44。（單片機(jī)程序詳見附錄二）開始初始化檢測矩陣按鍵按下串口中斷判斷鍵值發(fā)送指令接收數(shù)據(jù)輸出控制信號圖44單片機(jī)程序框圖使用WINAVR編程軟件進(jìn)行編程。創(chuàng)建工程進(jìn)入編程，首先調(diào)用頭文件：include avr/ include util/include avr/分別為單片機(jī)引腳定義頭文件、延遲頭文件、中斷函數(shù)頭文件。這三個(gè)頭文件在一般編程中常常用到，接著將IO口初始化和串口初始化。ATmega64單片機(jī)擁有2個(gè)串口中斷函數(shù)，分別為串口中斷0（Usart0）和串口中斷1（Usart1）本次畢設(shè)使用串口中斷1。串口中斷1程序初始化如下：void Usart_Init(){ UCSR1A = 0X00。 UCSR1C amp。=~(1UMSEL1)。 //異步通信 UCSR1C |= (1 UCSZ11) | (1 UCSZ10)。 //數(shù)據(jù)格式8，N，1 //UCSRC寄存器與UBRRH寄存器共用相同的I/O地址,寫 UCSRC 時(shí)， URSEL 應(yīng)設(shè)置為 1。 UBRR1L = (fosc / BAUD / 16 1) % 256。 //波特率設(shè)置 UBRR1H = (fosc / BAUD / 16 1) / 256。 UCSR1B |= (1 RXCIE1) | (1 RXEN1) | (1 TXEN1)。 //發(fā)送使能}串口程序還包括串口接收中斷函數(shù)、串口字節(jié)發(fā)送函數(shù)等。（詳見附錄二單片機(jī)程序）舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號給舵機(jī)，經(jīng)由電路板上的 IC判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。 舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。工作時(shí)，控制信號由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制脈沖固定周期為20ms，當(dāng)送出以下正脈沖寬度時(shí)，可以得到不同的控制結(jié)果：正脈沖寬度為 時(shí)，舵機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)（逆時(shí)針）。 正脈沖寬度為 時(shí)，舵機(jī)會(huì)正轉(zhuǎn)（順時(shí)針）。 正脈沖寬度為 時(shí)，舵機(jī)會(huì)回到中點(diǎn)。如圖45：圖45 舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號脈沖寬度的關(guān)系本畢設(shè)使用單片機(jī)計(jì)數(shù)/定時(shí)器0產(chǎn)生模擬PMW信號來控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于使用外部晶振為8MHz，便于精確計(jì)算定時(shí)時(shí)間，采用8分頻，定時(shí)50計(jì)數(shù)次后產(chǎn)生中斷。定時(shí)初值設(shè)置TCNT0 = 0xce，定時(shí)時(shí)間 = (256206)/8M*8=50us。每產(chǎn)生400次中斷后便可生成20ms的PWM舵機(jī)控制信號。以下為定時(shí)器0的初始設(shè)置：void init_devices(void) //初始配置{ //T/C0定時(shí)中斷設(shè)置 cli()。 //禁止所有中斷 TIMSK |= (1 TOIE0)。 //T/C0溢出中斷允許 TCCR0 |= (1 CS01)。 // T/C0工作于普通模式8分頻 TCNT0 = 0xce。 //定時(shí)初值設(shè)置，定時(shí)時(shí)間 = (256206)/8M*8=50us Counter50us = 0。 // 500us計(jì)時(shí)變量清零 sei()。 //使能全局中斷 }5 系統(tǒng)調(diào)試 在硬件和軟件都完成后，需要對硬件和軟件分別調(diào)試。只有當(dāng)硬件中的各個(gè)模塊工作測試穩(wěn)定好后，才能進(jìn)行系統(tǒng)總體調(diào)試。這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論，以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)，積累經(jīng)驗(yàn)。 機(jī)械系統(tǒng)總裝調(diào)試在每個(gè)機(jī)械模塊都加工完成后，就把每個(gè)模塊安裝在主體骨架的相應(yīng)位置，把電機(jī)接上相應(yīng)的電源，調(diào)試電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的效果，對不到位之處進(jìn)行修改，從而確定電機(jī)裝配位置，和所提供電源電壓的大小，使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到設(shè)計(jì)效果。對模塊的機(jī)械系統(tǒng)調(diào)試，是以小體配合大體來進(jìn)行調(diào)試，已修改小尺寸為主，以最簡單的修改方式來解決一些裝配上的問題。 硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是針對電路板調(diào)試，檢測它們的工作狀態(tài)是否到達(dá)電路設(shè)計(jì)要求，也是檢測電路板功能的實(shí)現(xiàn)情況。首先通過下載口寫入一個(gè)程序驗(yàn)證板子的基本功能，可使一些IO管腳輸出不同高低電平，再用萬用表測量電壓來判斷電路好壞，由于本畢設(shè)電路的單片機(jī)PA口有發(fā)光二極管，可使PA口輸出流水燈，便于直觀的觀察電路情況，如下為測試程序：include avr/ //io端口寄存器配置文件，必須包含include util/ //GCC中的延時(shí)函數(shù)頭文件int main(void) //GCC中main文件必須為返回整形值的函數(shù)，沒有參數(shù){ PORTA = 0X00。 //PORTB輸出低電平，使LED熄滅 DDRA = 0XFF。 //配置端口PB全部為輸出口 while(1) {unsigned char Flow_LED,Delay500ms。 //定義流水燈循環(huán)次數(shù)以及延時(shí)時(shí)間變量for(Flow_LED = 0。Flow_LED = 7。Flow_LED++) //流水燈從07總共循環(huán)8次 { PORTA = (1 Flow_LED)。 //每次循環(huán)中點(diǎn)亮一個(gè)LED for(Delay500ms = 0。Delay500ms 5。Delay500ms++) //延時(shí)500ms { _delay_ms(100)。 // }}}}然后拔掉下載線，以5V的電壓給單片機(jī)板供電，此時(shí)看看板子的工作狀態(tài)，如果運(yùn)行流水燈狀態(tài)則板子調(diào)試成功，可以寫入所需的程序；反之要檢測板子的電路原理圖和電路上的焊接點(diǎn)，從而找出錯(cuò)誤并采取相應(yīng)的措施修改。 打開串口調(diào)試助手軟件，然后燒入接收到數(shù)據(jù)并發(fā)送接收數(shù)據(jù)的串口程序給單片機(jī)，給電路提供5V的芯片工作電壓，打開串口調(diào)試助手并發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有信號返回則串口電路成功；反之要檢測反之要檢測板子的電路原理圖和電路上的焊接點(diǎn)，是否有無接反，從而找出錯(cuò)誤并采取相應(yīng)的措施修改。 軟件調(diào)試VB操作界面編程中，串口控件是難點(diǎn)，編好程序后可將串口連接線2和3腳短接，可不用外部硬件便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送接收調(diào)試。單片機(jī)控制程序是采用C語言編程，編程所采用的軟件是Keil 編程軟件。關(guān)于單片機(jī)C語言軟件調(diào)試，在語句中出現(xiàn)的語法錯(cuò)誤，該軟件會(huì)提示出來，以便于更正。因此，軟件調(diào)試主要的工作是檢查頭文件是否正確，是否與單片機(jī)的端口地址相匹配。其次，就是檢查初始化程序的正確性。然后就是根據(jù)軟件實(shí)現(xiàn)步驟逐個(gè)檢查程序的可行性，以及程序的嵌套性是否都能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。單片機(jī)部分調(diào)試中的難點(diǎn)是舵機(jī)控制部分。PWM模擬信號判斷輸出需在每次定時(shí)中斷期間完成，若定時(shí)中斷時(shí)間過短，則在下一個(gè)中斷來臨時(shí)程序還在運(yùn)行判斷，則會(huì)丟失中斷；如果中斷時(shí)間過長，則PWM模擬信號輸出粗糙，不能精確控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，更有可能會(huì)出現(xiàn)舵機(jī)抖動(dòng)的情況。 最終作