基于單片機的機械手控制系統(tǒng)設(shè)計說明

1、渤海船舶職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目：基于單片機的機械手控制系統(tǒng)設(shè)計 系：機電工程系 :洪偉 班級：11G451 學(xué)號：04 專業(yè)：機電一體化 指導(dǎo)教師：凱 評閱教師：凱 完成日期：2014. 6. 6 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 摘要：機械手技術(shù)涉及到電子、機械學(xué)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機 技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機械手 在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。文章主要敘述了機械手的設(shè)計過程，本文中介紹了 機械手的設(shè)計理論與方法。 本設(shè)計以AT89C51單片機為核心，采用LMD18200電機控制芯片達(dá)到控制直 流電機的啟停、速度和方向，完成了篩選機械手

2、基本要求和發(fā)揮部分的要求。在 篩選機械手設(shè)計中，采用了PWM技術(shù)對電機進(jìn)行控制，通過對占空比的計算達(dá)到 精確調(diào)速的目的。 關(guān)鍵詞：機械手;AT89C51； LMD18200； PWM技術(shù);電機控制 第一章前言 1.1機械手概述1 第二章總體方案設(shè)計3 2. 1設(shè)計要求3 2.2基本設(shè)計思路3 第三章硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計5 3. 1機械手尺寸的確定5 3.2傳動部分設(shè)計5 第四章軟件電路部分設(shè)計9 4.1單片機的選擇9 4.2接口電路10 4.3電路圖12 4.4程序流程14 4.5程序編 寫 14 結(jié)論20 參考文獻(xiàn)21 第一章前言 1.1機械手概述 機械化、自動化已成在現(xiàn)代工業(yè)中突出的主題?；さ冗B

3、續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已 基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的，機器人的出現(xiàn)并得到 應(yīng)用，為這些作業(yè)的機械化奠定了良好的基礎(chǔ)。機械手，多數(shù)是指程序可變（編）的獨 立的自動抓取、搬運工件、操作工具的裝置（國稱作工業(yè)機械手或通用機械手）。機械 手是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機械手具有結(jié)構(gòu)簡單、 成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國常把具有上述特點的 機械手稱為專用機械手，而把工業(yè)機械手稱為通用機械手。簡而言之，機械手就是用機 器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行 加工。 一般而言，機械手通常

4、就是由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動一傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成, 如圖1T所示。 圖1-1機械手的一般組成 對于現(xiàn)代智能機械手而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識 別裝置等。目前研究主要集中在賦予機械手眼睛”，使它能識別物體和躲避障礙物， 以及機械手的觸覺裝置。機器人的這些組成部分并不是各自獨立的，或者說并不是簡單 的疊加在一起，從而構(gòu)成一個機械手的。要實現(xiàn)機械手所期望實現(xiàn)的功能，機械手的各 部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、相互影響和相互制約。它們之間的相互關(guān)系如圖1-2 所示。 圖1-2機械手控制系統(tǒng)圖 機械手的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動一傳動系統(tǒng)組成。執(zhí)行機構(gòu)是機械手賴以 完成工作

5、任務(wù)的實體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動一傳動系統(tǒng)提供動力，按控制系 統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動一傳動系統(tǒng)主要包括驅(qū)動機構(gòu)和傳動系統(tǒng)。驅(qū)動機構(gòu)提供 機械手各關(guān)節(jié)所需要的動力，傳動系統(tǒng)則將驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為滿足機械手各關(guān)節(jié)力矩和運動 所要求的驅(qū)動力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機械手分為機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大 部分。其中的機械系統(tǒng)又叫操作機(Manipulator),相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機構(gòu)部分。 第二章總體方案設(shè)計 2. 1設(shè)計要求 生產(chǎn)線上有紅黑兩種直徑為2cm厚lcm的圓鐵片，設(shè)計一種機械手，該手能自動篩 選出紅色鐵片，并把紅色鐵片放到指定位置。機械手有上行/下行、左行/右行、放松/ 夾緊幾個運行

6、方式。并要求機械手有判別鐵片顏色的功能，且能準(zhǔn)確把握鐵片位置、重 量、形狀等因素。該手運行路徑合理，接近指定位置時能夠減速運行。整個過程無人工 操作，系統(tǒng)通過傳感裝置檢測工件，工作結(jié)束后能自動停止。 2. 2基本設(shè)計思路 總體設(shè)計框圖如下： 1. CPU CPU部分有兩種選擇：單片機控制和PLC控制。 2. 傳動機構(gòu) 傳動機構(gòu)種類繁多，常見的有齒輪傳動、齒條傳動、絲桿傳動、鏈條傳動。 由于一般的電機驅(qū)動系統(tǒng)輸出的力矩較小，需要通過傳動機構(gòu)來增加力矩，提高帶 負(fù)載能力。對機械手的傳動機構(gòu)的一般要求有： （1）結(jié)構(gòu)緊湊，即具有相同的傳動功率和傳動比時體積最小，重量最輕； （2）傳動剛度大，即由驅(qū)動

7、器的輸出軸到連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸在相同的扭矩時角度變 形要小，這樣可以提高整機的固有頻率，并大大減輕整機的低頻振動； （3）回差要小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時空行程要小，這樣可以得到較髙的位置控制精 度； （4）壽命長、價格低。 3. 機械手 1.機械手的組成 機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)三個部分組成。 （1）執(zhí)行機構(gòu) 1）手腕手腕是聯(lián)接手臂與末端執(zhí)行器的部件，用以調(diào)整末端執(zhí)行器的方位和姿 態(tài)。 2）手臂手臂是支承手腕和末端執(zhí)行器的部件。它由動力關(guān)節(jié)和連桿組成，用來改 變末端執(zhí)行器的位置。 3）機座機座是機械手的基礎(chǔ)部件，并承受相應(yīng)的載荷，機座分為固定式和移動式 兩類。 （2）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)

8、用來控制機械手按規(guī)定要求動作，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 大多數(shù)工業(yè)機械手采用計算機控制，這類控制系統(tǒng)分為決策級，策略級和執(zhí)行級三級： 決策級的功能是識別環(huán)境、建立模型、將工作任務(wù)分解為基本動作序列；策略級將基本 動作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)協(xié)調(diào)變化的規(guī)律，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)；執(zhí)行級給出各關(guān)節(jié)伺服 系統(tǒng)的具體指令。 （3）驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令將信號放大，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。 常用的由電氣、液壓、氣動和機械等四種驅(qū)動方式。 除此之外，機械手可以配置多種傳感器（如位置、力，觸覺，視覺等傳感器），用 以檢測其運動位置和工作狀態(tài)。 第三章硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 3. 1機械手尺寸的

9、確定 由于本次設(shè)計對工作場地要求并沒有明確的限制，因此機械手的尺寸也就沒有明確 的規(guī)定，為了設(shè)計的方便，將機械手大臂有效距離長為280mm,小臂有效距離長為170嘰 機械手3D圖如下： 3-1機械手圖 3. 2傳動部分設(shè)計 （1）機械手是有三臺伺服電機驅(qū)動：電機Ml控制大臂在Z軸旋轉(zhuǎn)擺動，電機H2控 制小臂在Z軸的旋轉(zhuǎn)擺動，電機C控制末端執(zhí)行器在Z軸的上下移動。為了設(shè)計的方便, 控制方式采用點位控制。通過分別控制三臺電機的正反轉(zhuǎn)來確定末端執(zhí)行器在空間上的 具體位置。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。 （2）具體傳動環(huán)節(jié)：基座部分裝有服電機Ml,通過

10、齒輪傳動控制大臂族轉(zhuǎn)，基座 與大臂底座用軸承連接；大臂座裝有伺服電機M2,通過齒輪、傳動控制小臂的旋轉(zhuǎn)擺動; 末端執(zhí)行器部分裝有伺服電機M3,同樣通過齒輪、絲桿傳動控制末端執(zhí)行器的上下移動。 （3）伺服電機 一個伺服電機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。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達(dá)提供了原始動力，帶動變速（減速）齒 輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達(dá)的輸出扭力也愈大，也 就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低 小型直流馬達(dá) 變速齒輪組 可調(diào)電位器 電子控制板 圖3-2伺服電機圖 （4）微行伺服馬達(dá)的工作原理 一個微型伺服馬

11、達(dá)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示: 圖3-3伺服電機原理圖 減速齒輪組由馬達(dá)驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測, 該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控 制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置 與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0,從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的。 （5）伺服馬達(dá)的控制 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。電源線與地線用于 提供部的直流馬達(dá)及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V-6V之問，該電源應(yīng)盡可 能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達(dá)會產(chǎn)生噪音）。

12、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。 輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在1ms 2ms之間，而低電平時間應(yīng)在5ms到20ms之間，并不很嚴(yán)格，下表表示出一個典型的 20ms周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達(dá)的輸出臂位置的關(guān)系： 表3T位置關(guān)系圖 輸入正脈沖寬度C圈期為25G 伺服馬達(dá)輸出世使宣 0.5mP q90度 l.Omf 補 45度 1 呂。度 廠 2 Oms 丁45度 2J 昌9。度 （6）選用的伺服馬達(dá) 我選用的伺服馬達(dá)為TowPro的，型號為SG303o其主要技術(shù)參數(shù)如下： 轉(zhuǎn)速：0. 23秒/60

13、度。 力矩：3. 2kg* cm。 尺寸：40. 4mmX 19. 8mmX36mm。 重量:0. 6kg0 12V和24V電源供電。 控制周期脈沖寬度為20ms。送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的控制效果。 控制正脈沖寬度如下： （7）增量式編碼器 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。 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 “OS非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，釆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 第四章電路部分設(shè)

14、計 4.1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。通常在芯 片含有CPU、ROM、RAM、并行I/O 口、串行口、定時/計數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘 及系統(tǒng)總線等。 （2）單片機特點 1）優(yōu)異的性能價格比。 2）高、體積小、可靠性高。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，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。另外，其 體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 3）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)種均有極豐富 的轉(zhuǎn)移指令、I/O 口的邏輯操作及位處理功

15、能，單片機的邏輯控制功能及運行速度均髙 于同一檔次的微機。 4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 5）單片機的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置叫典型、規(guī)，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 （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。 b）數(shù)據(jù)存儲器 片為128個字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變 量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。 c）程序存儲器 由

16、于受集成度限制，片只讀存儲器一般容量較小，如果片的只讀存儲器的容量不夠, 則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。 d）中斷系統(tǒng) 具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。 e）定時器/計數(shù)器 片有2個16位的定時器/計數(shù)器，具有四種工作方式。 f）串行口 1個全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕磉M(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O 口， 甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更 廣。 g）P1 口、P2 口、P3 口、P4 口為4 個并行8 位I/O 口。 h）特殊功能寄存器 共有21個，用于對片的個功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一些控制 寄存器和狀態(tài)寄存

17、器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。 2）引腳及其功能 a）電源及時鐘引腳 VCC：接+5V電源正端； VSS：接+5V電源地端； XI：接外部晶體振蕩器的一端； X2：接外部晶體振蕩器的另一端。 b）控制引腳 RESET：單片機上電復(fù)位端。 ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE 每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低8位地址。 PSEN：為片外程序存儲器讀選通信號輸出端。 EA :為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效。 c）輸入/輸出引腳 P3 口的第二功能： P3. 0： RXD,串行輸入通道； P3. 1： TXD,串行輸出通道； P3. 2： INTO,外部中斷0； P

18、3. 3： INTI,外部中斷1; P3.4： TO,計數(shù)器0外部輸入； P3.5： T1,計數(shù)器1外部輸入； P3.6： WR ,外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通; P3. 7： RD,外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 2 3 4 5 6 7 8 1 12 - 15 14 31 19 18 9 17 a 4 1 P10 POO P11 P01 P12 P02 P13 P03 P14 P04 P15 P05 P16 P06 P17 P07 INT1 P20 INTO P21 T1 P22 P23 TO P24 EAArp P25 P26 XI P27 VSS X2 VCC RESET RXD RD TXD ALE/

19、P WR PSEN AT39C51 39 38 37 36 35 34 33 32 21 77 23 24 25 26 28 40 4? 10 7T 30 29 圖4-1 89c51引腳圖 4. 2接口電路 1. 串行通信的基本原理 計算機的數(shù)據(jù)傳送有并行和串行兩種方式。并行數(shù)據(jù)傳送的特點是：各數(shù)據(jù)同時傳 送，傳送速度快，效率高。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。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于30米，計算機部的數(shù)據(jù)傳送通常都是并行的; 串行數(shù)據(jù)傳送的特點是：數(shù)據(jù)傳送按位順序進(jìn)行，最少只需一根線即可完成，成本低但 速度慢。計算機與外界的數(shù)據(jù)傳送大多是串行的，其傳送的距離

20、可以從幾米到幾千公里。 串行通信又分為異步和同步兩種方式。單片機中使用的串行通信通常都是異步方式的。 （1）串行通信的數(shù)據(jù)傳送格式 異步串行通信以字符為單位，即一個一個字符地傳送。其字符格式通常表示如下： 它用一個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。異步通信的特點 是每次只傳送一個字符，每個字符由起始位（規(guī)定為低電平）、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、 停止位（規(guī)定為高電平廣2位）組成。由于單片機的停止位規(guī)定為1位，為了與單片機 相匹配，PC機的一幀數(shù)據(jù)的停止位我們采用1位。 （2）串行通信的收發(fā)過程 發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過發(fā)送低電平起始位開始一個字符的傳送，起始位之 后便按特定的速率發(fā)

21、送數(shù)據(jù)位（包括奇偶校驗位），當(dāng)最后一位數(shù)（對于采用奇偶 個高電平停止位用以標(biāo)志一個字符傳送結(jié)束，這樣就完成了一幀數(shù)據(jù)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)。接收方不斷檢測傳輸線的電 平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸線由高電平變?yōu)榈碗娖綍r（起始位標(biāo)志位），即認(rèn)為有數(shù)據(jù)傳入， 進(jìn)入接收狀態(tài)，然后以相同的速率檢測傳輸線的電平狀態(tài)，接收隨后送來的數(shù)據(jù)位，奇 偶校驗位和停止位。可見在異步通信方式中，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。接收方通過不斷檢測數(shù)據(jù)線的狀態(tài)來完成數(shù)據(jù)的接收，只要發(fā)送率和接收 檢測速率相同，即能準(zhǔn)確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送與接收設(shè)備可以使用各自的時鐘源完成

22、 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，無需使用相同的時鐘信號。 （3）串行通信的傳送速率 傳送速率用于說明數(shù)據(jù)傳送的快慢。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。在串行通信中常用波 特率來衡量通信速率的快慢，每秒鐘傳送一位就是一波特，一般異步通信波特率為110 9 6 0 OKHZo在選擇通信的波特率時，不要盲目追髙，要以滿足數(shù)據(jù)傳輸要求為原則。 因為波特率越高，對發(fā)送和接收時鐘信號頻率的一致性要求就越高。 （4）串行通信的電平轉(zhuǎn)換 PC機與單片機是通過串行口進(jìn)行通信的。由于單片機的輸入、輸出是TTL電平（+5V 表示邏輯1,電平低于2V便不能被識別為

23、邏輯1; 0V表示邏輯0）, TTL電平一般不能用 于遠(yuǎn)距離傳輸，因為傳輸過程中電平的衰減會使傳輸數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。 而PC機配置的是RS-232串行接口，因此，單片機與PC機之間進(jìn)行通信時，要進(jìn) 行電平的轉(zhuǎn)換，需要將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平（-5-15V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電平有更強的抗衰減 能力及抗干擾能力，可用于遠(yuǎn)距離傳輸。常用的電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX2232,此芯片能實 現(xiàn)以上兩種電平的相互轉(zhuǎn)換。另外，信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)最好使用雙絞線，有利于抑制外界 共模信號的干擾。 2. 單片機與PC機串行通信實現(xiàn)手段 由于PC

24、機中集成了串行異步通信的可編程芯片8250,我們可以通過PC機的串行通 信口COM1或COM2對它進(jìn)行控制，因而不需要再單獨做實驗板。我們可以把單片機的部 電平轉(zhuǎn)換接口與PC機的串行通信口COH1或COM2通過串行連接線連接起來，然后用軟 件對它們進(jìn)行初始化，使它們運行各自的接收或發(fā)送程序。 在具體編程的時候，我們可以實現(xiàn)很多的功能。例如，我們可以從PC機和單片機 中讀其RAM或ROM的容，對它們進(jìn)行在線修改。PC機的程序可以用匯編程序MASM6.0、 VB、C+Bilder或VC+進(jìn)行編寫?？刂齐娐放c計算機通訊能夠在計算機上作監(jiān)控界面， 使機械手控制更加人性化。 U2 圖4-3串行通訊電路

25、4.3電路圖繪制 Kll:l:-r去 a T JI - C2 Il 9 9 i 口51 _3_ n XJ CfffST TEXT D3 UT2 aura D2 . INT1 4 P3/VTO P3“n Pie P3gR P17 P3.7W 圖4-4系統(tǒng)電路圖控制 （1）電路說明：PC機通過電頻轉(zhuǎn)換器將程序傳送至單片機，單片機通過驅(qū)動芯片控 制步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)，使傳感器到達(dá)指定位置。傳感器檢測工件顏色，并發(fā)射相應(yīng)信號給 單片機（紅色，進(jìn)行下一步；黑色，停止、延時；無反射，程序結(jié)束）。單片機通過已 設(shè)定的程序完成相應(yīng)步驟。 （2）單片機電路 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

26、按鈕復(fù)位。本電路中采用的是上電復(fù)位, 其工作原理為：上電瞬間，RC電路充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持兩 個時鐘周期以上的高電平，就能使單片機有效的復(fù)位。 看門狗又叫watchdog timer,是一個定時器電路，一般有一個輸入，叫喂狗，一個輸 出到ICU的RST端,MCU正常工作的時候，每隔一端時問輸出一個信號到喂狗端，給WDT 清零，如果超過規(guī)定的時間不喂狗，（一般在程序跑飛時）,WDT定時超過，就回給出一個 復(fù)位信號到MCU,是MCU復(fù)位.防止MCU死機.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。工作原理：在系統(tǒng)運行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開 始自動

27、計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引 起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。硬件看 門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我 們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。 那么定時時間到后就會使單片機復(fù)位。 看門狗復(fù)位電路圖如下。 VCC 22uf MR WDO VCC RST GND TOI PFI PFO 1 8 2 ? 3 6 5 MAX813L 4 圖4-5看門狗復(fù)位電路 2）晶振電路 MCS-51系列單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：部振蕩方式和

28、外部振蕩 方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器，就構(gòu)成了部振蕩電路，如下圖所示。圖 中Cl、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為530pFo晶振常選用頻率 為6MHz. 12MHz或24MHz的,釆用串口時常使用頻率為11. 0592MHz的晶振。部振蕩方 式所得到的時鐘信號比較穩(wěn)定，應(yīng)用較多。 30pF 30pF CRYSTAL 12.00MHz 為4-6振蕩電路 4. 4程序流程 程序開始運行后，系統(tǒng)初始化，機械手回到原始位置。傳送帶將工件運送過來，到 達(dá)指定位置后延時Is。這時，傳感器開始檢驗，向工件位置發(fā)射光線，通過是否有收到 反射光來判斷工件是否到達(dá)指定位置。

29、如果有發(fā)射光，則運行下一步程序，開始搬運工 件。如此循環(huán)，直到傳感器不再接受到反射光，則加工停止，程序結(jié)束。 4. 5程序編寫 #include ttdefine THO TLO (65536-1000)/設(shè)定中斷的間隔時長 unsigned char count。 = 0； unsigned char countl = 0； bit Flag = 1;/電機正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位，1正轉(zhuǎn)，0反轉(zhuǎn) sbit Key_add=P3 2； 電機減速 sbit Key dec=P3 3； 電機加速 sbit Key turn=P3 4； 電機換向 sbit PWM1=P3 6；PWM 通道 1 sbit PW

30、M2二P3 7；/PWM 通道 2 unsigned char Timedelay； 函數(shù)聲明 void Delay(unsigned char x): void Motorspeed high(void): void Motor_speed low(void)； void Motorturn(void)； void TimerO init(void)； void Delay (unsigned char x)/延時處理 Time delay = x； while(Time_delay != 0)； void TimerO int (void) interrupt 1 using 1/定時 0 中斷處理 TRO = 0； TLO += (THO_TLO + 9) % 256； THO += (THO_TLO + 9) / 256 + (char)CY； TRO = 1； if(Time_delay != 0)/延時函數(shù)用 Time delay-； if (Flag = 1)/電機正轉(zhuǎn) PWM1 = 0： if(+countl = 100) countl=0； else /電機反轉(zhuǎn) PWM2 = 0； if(+countl = 100) countl=0； 反轉(zhuǎn) void Motor speed high(void)/按鍵處理加pwm占空比，電機加速