【正文】 方式。c) 程序存儲器 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k 字節(jié)。3. 單片機硬件結(jié)構(gòu)1) 89C52 系列單片機基本配置如下：a) 微處理器 該單片機中有一個8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。4) 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。3) 控制功能強。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了計算機的可靠性與抗干擾能力。2. 單片機特點1) 優(yōu)異的性能價格比。 第四章 軟件電路部分設(shè)計 單片機的選擇1. 單片機的概念 單片機是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機。 在機械手的設(shè)計中，通常使用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承和推力球軸承的組合件。 滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制定有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機械設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型，尺寸和公差等級等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。需要提高分辨率時，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。增量式編碼器特點：增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計數(shù)起點任意設(shè)定，可實現(xiàn)多圈無限累加和測量。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。 解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的控制效果。l 12V 和24V 電源供電。l 尺寸：36mm。其主要技術(shù)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速： 秒／60 度。甚至小伺服馬達(dá)在重負(fù)載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統(tǒng)的電源供應(yīng)的比例必須合理。 標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有三條控制線，分別為：電源、地及控制。3. 伺服電機 一個伺服電機內(nèi)部包括了一個小型直流馬達(dá)；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。由于三臺電機不是同時控制，因此不存在相互間的干擾，從而增強了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了設(shè)計的方便，控制方式采用點位控制。電機選擇相對較為簡單，由于步進(jìn)電機有步距角誤差，機械手在齒輪傳動和擺動時會進(jìn)一步放大該誤差，因此選擇伺服電機驅(qū)動。其中，液壓裝置體積太過龐大，需要專門配置一套液壓系統(tǒng)，且對密封性要求高，不宜在高溫、低溫下工作。通過電磁閥的通斷來控制工件的抓取和放下，操作方便。但是本次設(shè)計要求的工件為直徑2cm厚1cm 的圓形鐵片，抓取精度要求高，操作難度較大。剩下絲桿傳動和齒輪傳動，從零件的加工方面考慮，最終確定了加工較為簡單的齒輪傳動。 本設(shè)計要求傳動方式為電機的轉(zhuǎn)動帶動機械手臂的上下、左右移動，即圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動，首先排除了帶傳動。 由于本設(shè)計中精度要求較高，首先排除了極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式，而且它們還存在平衡問題，直角坐標(biāo)式靈活性差，不利于提高工作效率。機械手的左右移動由氣動閥控制，需要另外設(shè)置一個該氣動閥的開關(guān)，如SQ11，若SQ11=1，則左移；若SQ11=0，則右移。機械手上移和下移的動作由氣動閥控制，需要另外設(shè)置一個該氣動閥的開關(guān)，如SQ10，若SQ10=1，則上移；若SQ10=0，則下移。（1） 機械手的初始狀態(tài)為：機械手放松、處于左限位置（SQ2為左限位開關(guān)）、上限位置（SQ1為上限位開關(guān)）；（2） 傳送帶A和B分別由兩臺電動機控制，初始狀態(tài)為停止；（3） 按動啟動按鈕后，傳送帶A和B開始輸送物品，同時其他檢測、控制部分也開始或準(zhǔn)備工作，此時：（a）光電開關(guān)SQ4檢測到傳送帶A輸送來的物品后，停止傳送帶A的運動；（b）機械手抓取傳送帶A上的物品。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機械手來進(jìn)行探測月球、火星等。它的特點是除具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。整個機械手一共用到三個氣缸，單片機需要控制每個氣缸的動作：橫梁長氣缸的內(nèi)外調(diào)，執(zhí)行氣爪的夾持與放松、豎導(dǎo)桿氣缸的升降、各氣缸的定位控制和旋轉(zhuǎn)軸的定位控制，另外兩個是工件計數(shù)和故障報警。根據(jù)分析可得出機械手的工作流程圖，如圖22所示。當(dāng)機械手在原點位置下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，左傳送帶運轉(zhuǎn)。主機部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動機械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。 機械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機部分和執(zhí)行部分四個方面組成。其升降運動通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為0～100mm、轉(zhuǎn)動是通過旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)、轉(zhuǎn)動工作行程為0～90176。圖21 機械手簡圖這個機械手具有二個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動自由度用于將源工作臺上的物品搬到其左側(cè)或右側(cè)目的工作臺上。本設(shè)計中的機械手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)，機械手的動作由氣動缸驅(qū)動，氣動缸由相應(yīng)的電磁閥來控制，電磁閥由單片機控制驅(qū)動執(zhí)行元件完成，能十分方便的嵌入到各類工業(yè)生產(chǎn)線中。有上升、下降運動，左移、右移運動和夾緊、放松動作和位置控制?！?：機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動－傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如下圖所示。”它又分為以下兩種情況來定義:(1)工業(yè)機器人:“一種能執(zhí)行與人的上肢類似動作的多功能機器。美國國家標(biāo)準(zhǔn)(NBS)對機器人的定義:“一種可編程，并在自動化控制下執(zhí)行某種特定操作和移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對機器人的定義:機器人是一種能自動定位、可控的可編程的多功能操作機。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，在機械加工、沖壓、鍛、鑄、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率，可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)。s