【正文】 時也提升了我的多方面的能力，塑造了我的人格，使我在未來的人生道路上能夠更加信心百倍的走下去。在這四年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。通過這次畢設(shè)，大大提高了自己獨立查閱科技資料的能力、動手能力以及分析問題能力，并體會到科技制作的樂趣。它不僅要求我們能充分利用在校期間所學(xué)的課程的專業(yè)知識，同時也要求我們有良好的理解力、掌握力和實際運用的靈活度。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我對以前所學(xué)的理論知識有了更進一步的了解，同時能更加合理的查閱及利用資料，為達到課題要求而對在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的課程進行了全面、綜合的鞏固和加深。樣機調(diào)試中出現(xiàn)了很多問題，例如定時中斷的時間過短，兩PWM信號發(fā)送的延遲時間過長，機械臂軸心不在一條線上等問題。在整個設(shè)計過程中，無論是對于系統(tǒng)的機械部分還是電路部分，都通過了各種方案優(yōu)缺點比較從而確定最終采用方案，整個設(shè)計思路清晰。 最終作品 圖51 機械手（正面） 圖52機械手（背面）圖53電路板經(jīng)過一個多星期的調(diào)試，作品正式完成，它能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)畢設(shè)要求功能。單片機部分調(diào)試中的難點是舵機控制部分。其次，就是檢查初始化程序的正確性。關(guān)于單片機C語言軟件調(diào)試，在語句中出現(xiàn)的語法錯誤，該軟件會提示出來，以便于更正。 軟件調(diào)試VB操作界面編程中，串口控件是難點，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行數(shù)據(jù)發(fā)送接收調(diào)試。 // }}}}然后拔掉下載線，以5V的電壓給單片機板供電，此時看看板子的工作狀態(tài)，如果運行流水燈狀態(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，從而找出錯誤并采取相應(yīng)的措施修改。Delay500ms 5。Flow_LED++) //流水燈從07總共循環(huán)8次 { PORTA = (1 Flow_LED)。 //定義流水燈循環(huán)次數(shù)以及延時時間變量for(Flow_LED = 0。 //PORTB輸出低電平，使LED熄滅 DDRA = 0XFF。 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)是否到達電路設(shè)計要求，也是檢測電路板功能的實現(xiàn)情況。 機械系統(tǒng)總裝調(diào)試在每個機械模塊都加工完成后，就把每個模塊安裝在主體骨架的相應(yīng)位置，把電機接上相應(yīng)的電源，調(diào)試電機帶動機械運動的效果，對不到位之處進行修改，從而確定電機裝配位置，和所提供電源電壓的大小，使系統(tǒng)運行達到設(shè)計效果。只有當(dāng)硬件中的各個模塊工作測試穩(wěn)定好后，才能進行系統(tǒng)總體調(diào)試。 // 500us計時變量清零 sei()。 // T/C0工作于普通模式8分頻 TCNT0 = 0xce。 //禁止所有中斷 TIMSK |= (1 TOIE0)。每產(chǎn)生400次中斷后便可生成20ms的PWM舵機控制信號。由于使用外部晶振為8MHz，便于精確計算定時時間，采用8分頻，定時50計數(shù)次后產(chǎn)生中斷。 正脈沖寬度為 時，舵機會回到中點。 控制脈沖固定周期為20ms，當(dāng)送出以下正脈沖寬度時，可以得到不同的控制結(jié)果：正脈沖寬度為 時，舵機會反轉(zhuǎn)（逆時針）。最后，電壓差的正負輸出到電機驅(qū)動芯片決定電機的正反轉(zhuǎn)。工作時，控制信號由接收機的通道進入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給舵機，經(jīng)由電路板上的 IC判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心馬達開始轉(zhuǎn)動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。 //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。 //波特率設(shè)置 UBRR1H = (fosc / BAUD / 16 1) / 256。 //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， URSEL 應(yīng)設(shè)置為 1。=~(1UMSEL1)。串口中斷1程序初始化如下：void Usart_Init(){ UCSR1A = 0X00。這三個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。（單片機程序詳見附錄二）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單片機程序框圖使用WINAVR編程軟件進行編程。（上位機總程序詳見附錄一）。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)送機械手控制信號到串口數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)。按 “l(fā)”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(w) Then Call cmd9_Click 39。按 “k”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(o) Then Call cmd7_Click 39。按 “j”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(i) Then Call cmd5_Click 39。按 “d”鍵，按鍵1觸發(fā)事件If KeyAscii = Asc(u) Then Call cmd3_Click 39。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。打開串口 End If = 0 39。打開COMM4口 If = False Then = 9600,n,8,1 39。采用Msm控件實現(xiàn)串口通信時，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，而是需通過菜單項工程（P）→部件(O)進入選擇窗口，此時工具窗口中出現(xiàn)Msm圖標(biāo)，即可被使用。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)點是可實現(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。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)。另一部分是單片機接受上位機信號或接受外部矩陣按鍵信號后對機械結(jié)構(gòu)的運動的控制。軟件部分是用來配合硬件電路，指揮控制整個系統(tǒng)的動作，以實現(xiàn)設(shè)計預(yù)定功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。在這套系統(tǒng)制作中單片機編程采用的是C語言編程。現(xiàn)在，計算機上的串行通信端口（RS232）是標(biāo)準配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。圖36為矩陣按鍵電路圖：圖36矩陣按鍵圖37矩陣鍵盤RS232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準總線。 　　若是系統(tǒng)需要設(shè)置按鍵復(fù)位電路，那么注意，AVR單片機是低電平復(fù)位，圖35為設(shè)計的按鍵復(fù)位電路： 圖35復(fù)位電路 矩陣按鍵模塊單片機通過動態(tài)掃描識別矩陣按鍵，可大大減少單片機IO口的使用。所以，在一些對時鐘要求較高的場合，如：精確定時，RS232通信等，這些場合，建議使用外部的晶振線路。例如：4M、8M等。出廠時，未進行時鐘源設(shè)置的AVR，其時鐘源使用的是內(nèi)部RC振蕩，一般情況使用的是1M頻率。圖33 ATmega64處理器在單片機系統(tǒng)模塊中，還包括有外部晶振電路、復(fù)位電路。ATmega64單片機工作在8MHZ的頻率下，采用+5V的直流電源供電。由于其先進的指令執(zhí)行時間，ATmega64的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIPS/MHz,從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。從機械手的功能實現(xiàn)來說，單片機主要能夠多路模擬輸出精確的PWM功能上，實現(xiàn)上位機串口通訊，S51單片機與AVR單片機相比，AVR單片機擁有內(nèi)置多路的PWM輸出而且AVR單片機具有更好的穩(wěn)定性和程序處理效率，實現(xiàn)起來也比較方便，因此采用方案二的AVR單片機。方案二：采用AVR單片機，AVR單片機在一個芯片內(nèi)將增強性能的RISC 8位CPU與可下載的FLASH相結(jié)合使其成為適合于許多要求。方案一： 采用常見的 89S51作為米粉機點餐系統(tǒng)的控制核心。對于需要靈活機動，精度要求不高，有可擴展性及程序可擦寫和簡單成熟的編程平臺等要求，單片機不失為最合適的選擇。圖32 單片機整體模塊設(shè)計原理圖。按上述設(shè)計考慮，完成機械手結(jié)構(gòu)的制作，如圖25：圖25機械手結(jié)構(gòu)3 機械手硬件電路設(shè)計根據(jù)任務(wù)要求，機械手系統(tǒng)電路設(shè)計可主要分為三個模塊：單片機主控模塊、矩陣按鍵模塊、串口通訊模塊。精確轉(zhuǎn)動，且能夠提供較大力矩并且擁有保持位置的功能。舵機可在0176。綜上要求，直流電機雖然能提供很大力矩，但不好精確定位并保持原位置。（2） 電機能夠做到精確角度定位，使機械爪準確移動抓取物體。精確轉(zhuǎn)動，能夠提供較大力矩并且擁有保持位置的功能，反應(yīng)靈敏，可很好的完成機械手運動要求。舵機可在0176。方案三：使用舵機圖22舵機 圖23舵機接線圖圖24舵機結(jié)構(gòu)圖舵機工作原理：舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。方案二：使用步進電機 步進電機的工作原理：步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。直流電機能提供較大力矩，能夠輕易驅(qū)動機體運動。方案一：使用直流電機直流電機工作原理：直流電動機是使電機的繞組在直流磁場中旋轉(zhuǎn)感應(yīng)出交流電，經(jīng)過機械整流，得到直流電。易實現(xiàn)直接驅(qū)動，密封問題不突出安裝要求不高，能在惡劣環(huán)境種工作，維護方便效率低，（~）氣源方便，結(jié)構(gòu)簡單，成本低液壓驅(qū)動油壓高，可獲得較大的輸出功率，適用于重型，低速驅(qū)動器液體不可壓縮，壓力、流量易控制，反應(yīng)靈敏，可無級調(diào)速、能實現(xiàn)速度、位置的精確控制，傳動平穩(wěn)，泄漏對環(huán)境污染結(jié)構(gòu)較氣動要小，易于標(biāo)準化，易實現(xiàn)直接驅(qū)動，密封問題顯得重要安裝要求高（防泄漏），要配置液壓元設(shè)備，安裝面積大，維護要求較高~，管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高交直流普通電動機適用于抓其重量較大而速度低的中、重型機器人的驅(qū)動 輸出力較大控制性能差，慣性大，不易精確定位對環(huán)境無影響電動機驅(qū)動以實現(xiàn)標(biāo)準化，需減速裝置，傳動體積較大安裝維修方便成本低步進、伺服電動機步進電動機輸出力較小、伺服電機可大一些適用于運動控制要求嚴格的中、小型機器人控制性能好，控制靈活性強，可實現(xiàn)速度、位置的精確控制，對環(huán)境無影響體積小，需減速裝置維修使用較復(fù)雜成本較高綜合考慮以上驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及工作要求，選擇伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)作為驅(qū)動方式。阻尼效果差。 驅(qū)動系統(tǒng)方案的選擇一般情況下機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇按照動力源分為液壓、氣壓和電動三大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。（3）從成本考慮