基于單片機(jī)控制的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-21 18:35本頁面
【正文】 3．方華, 許江淳，單片機(jī)原理及應(yīng)用：嵌入式，重慶：重慶大學(xué)出版社，2009。程序流程圖如下：參考文獻(xiàn)1．蔣輝平, 周國雄，單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)，北京：航空航天大學(xué)出版社，2007。如果有發(fā)射光，則運(yùn)行下一步程序，開始搬運(yùn)工件。傳送帶將工件運(yùn)送過來，到達(dá)指定位置后延時(shí)1s。內(nèi)部振蕩方式所得到的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，應(yīng)用較多。圖中CC2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為5—30pF。圖45 看門狗復(fù)位電路2) 晶振電路 MCS51 系列單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。那么定時(shí)時(shí)間到后就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時(shí)要注意清看門狗。 看門狗又叫 watchdog timer,是一個(gè)定時(shí)器電路, 一般有一個(gè)輸入,叫喂狗,一個(gè)輸出到MCU 的RST 端,MCU 正常工作的時(shí)候,每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端,給 WDT 清零,如果超過規(guī)定的時(shí)間不喂狗,(一般在程序跑飛時(shí)),WDT 定時(shí)超過,就回給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到MCU,是MCU 復(fù)位. 防止MCU 死機(jī). 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。3. 單片機(jī)電路1) 看門狗復(fù)位電路 復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。傳感器檢測工件顏色，并發(fā)射相應(yīng)信號(hào)給單片機(jī)（紅色，進(jìn)行下一步；黑色，停止、延時(shí)；無反射，程序結(jié)束）。 控制電路與計(jì)算機(jī)通訊能夠在計(jì)算機(jī)上作監(jiān)控界面，使機(jī)械手控制更加人性化。例如，我們可以從PC 機(jī)和單片機(jī)中讀其RAM 或ROM 的內(nèi)容，對(duì)它們進(jìn)行在線修改。我們可以把單片機(jī)的內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換接口與PC 機(jī)的串行通信口COM1 或COM2 通過串行連接線連接起來，然后用軟件對(duì)它們進(jìn)行初始化，使它們運(yùn)行各自的接收或發(fā)送程序。另外，信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)最好使用雙絞線，有利于抑制外界共模信號(hào)的干擾。而PC 機(jī)配置的是RS—232 串行接口，因此，單片機(jī)與PC 機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，要進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，需要將TTL 電平轉(zhuǎn)換為RS—232 電平（5V～15V 表示邏輯1，+5V～+15V 表示邏輯0），在傳輸線上傳送的RS—232 電平可高達(dá) 12V，比TTL 電平有更強(qiáng)的抗衰減能力及抗干擾能力，可用于遠(yuǎn)距離傳輸。（4）串行通信的電平轉(zhuǎn)換 PC 機(jī)與單片機(jī)是通過串行口進(jìn)行通信的。在選擇通信的波特率時(shí)，不要盲目追高，要以滿足數(shù)據(jù)傳輸要求為原則。在串行通信中，數(shù)據(jù)是按位進(jìn)行傳送的，因此傳送速率用每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)來表示，稱之為波特率。發(fā)送與接收設(shè)備可以使用各自的時(shí)鐘源完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，無需使用相同的時(shí)鐘信號(hào)?？梢娫诋惒酵ㄐ欧绞街?，發(fā)送方是靠控制傳輸線的電平狀態(tài)來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。如果不再發(fā)送新數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)尚未準(zhǔn)備好，就將傳輸線鉗在高電平狀態(tài)。由于單片機(jī)的停止位規(guī)定為1 位，為了與單片機(jī)相匹配，PC 機(jī)的一幀數(shù)據(jù)的停止位我們采用1 位。其字符格式通常表示如下：它用一個(gè)起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束構(gòu)成一幀。單片機(jī)中使用的串行通信通常都是異步方式的。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多是串行的，其傳送的距離可以從幾米到幾千公里。但并行數(shù)據(jù)傳送有多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高。 如上圖： CSS—RE—（M18 顏色識(shí)別傳感器）顏色值或顏色 模擬量輸出010V最大顏色選擇度導(dǎo)向光束（紅色）響應(yīng)時(shí)間，典型值：100μs自 檢功能獨(dú)立放大器，1 種顏色自學(xué)功能物體尺寸 5 mm信號(hào)強(qiáng)度010V距離：5200mm白色光源達(dá)到32 色自學(xué)功能的FSK 存儲(chǔ)卡任選附件防護(hù)等級(jí)IP 65光源，自適應(yīng)顏色傳感器和放大器 接口電路 計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送有并行和串行兩種方式。 未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動(dòng)作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應(yīng)速度都非?？臁，F(xiàn)在，多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光ＬＥＤ發(fā)射器。當(dāng)三色值在設(shè)定的允許偏差范圍內(nèi)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交換輸出。 傳感器的確定 顏色傳感器， 通過一種特殊的三色方式發(fā)揮作用。如果過電流持續(xù)時(shí)間較長，過熱保護(hù)將關(guān)閉整個(gè)輸出。電流檢測輸出引腳8 可以接一個(gè)對(duì)地電阻，通過電阻來輸出過流情況?？稍谝_11 外接電容形成第二個(gè)充電泵電路，外接電容越大，向開關(guān)管柵極輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時(shí)間越短，工作頻率可以更高。(4) LMD18200 工作原理： 內(nèi)部集成了四個(gè)DMOS 管，組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的H 型驅(qū)動(dòng)橋。（2） 典型應(yīng)用l 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、步機(jī)電機(jī)l 伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)位置與轉(zhuǎn)速l 應(yīng)用于機(jī)器人控制系統(tǒng)l 應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)l 應(yīng)用于電腦打印機(jī)與繪圖儀（3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳 LMD18200 外形結(jié)構(gòu)如圖1 所示，內(nèi)部電路框圖2 如圖所示。下面介紹 LMD18200 芯片的結(jié)構(gòu)、原理及其典型應(yīng)用。同一芯片上集成有CMOS 控制電路和DMOS 功率器件，利用它可以與主處理器、電機(jī)和增量型編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。但大多數(shù)場合，單片機(jī)I/O 口的驅(qū)動(dòng)能力是不夠的，必須通過各種驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)電路來提高驅(qū)動(dòng)能力。所以，用低電平輸出可獲得比高電平輸出更大的驅(qū)動(dòng)能力。P0 口的驅(qū)動(dòng)能力較大，當(dāng)其輸出高電平時(shí)，可提供400 m A的電流；當(dāng)其輸出低電平（）時(shí)，的灌電流，如低電平允許提高，灌電流會(huì)相應(yīng)加大。 用單片機(jī)控制各種各樣的高壓、大電流負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等時(shí)，不能用單片機(jī)的I/O 線來直接驅(qū)動(dòng)。開關(guān)量的輸出接口實(shí)質(zhì)上是利用計(jì)算機(jī)做“弱電”控制“強(qiáng)電”。如開關(guān)觸電的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器和接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉等，我們稱為開關(guān)量。 圖41 89c51 引腳圖 驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，還要處理另一類數(shù)字量，即開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。EA ：為訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。ALE：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 一每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0 口的低8 位地址。2) 引腳及其功能a) 電源及時(shí)鐘引腳VCC：接+5V 電源正端；VSS：接+5V 電源地端；X1：接外部晶體振蕩器的一端；X2：接外部晶體振蕩器的另一端。h) 特殊功能寄存器 共有21 個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O 口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。e) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 片內(nèi)有2 個(gè)16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作
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