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机械臂控制_

作者: admin发布时间:2020-06-30 12:38

  江西理工大学应用科学学院 微机控制课程设计报告 设计题目: 设 计 者: 学 班 号: 级: 电气工程及其自动化 机械手控制(继电器+发光二极管) 指导老师: 完成时间: 2012/7/6 设计报告 格式 内容 (10) (10) 用户板 软件设计 检测 绘图 程序 调试情况 (5) (15) (10) (10) 答 辩 (20) 平 时 (20) 总 评 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 摘 要 随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大主要在汽车,电 子,机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节 约能源和提高运输设备或产品的效率,满足现代经济发展的要求。机械手技术涉 及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一 门跨学科综合技术。 随着工业自动化发展的需要,机械手在工业应用中越来越重 要。文章主要叙述了机械手的设计过程 ,文章中介绍了四自由度机械手的设计 理论与方法。本设计以 51 单片机为核心,利用继电器控制电机正转,反转和停 止。本机械手的执行机构主要由四台电机组成,分别控制机械臂的 X 轴伸缩、Z 轴升降、底盘、腕回转功能。动作模式有两种:自动模式,手动模式。单片机驱 动继电器,继电器动作由发光二极管指示(二极管代表各电机) 。 【关键词】 :四自由度机械手, 51 单片机,直流电机,继电器,发光二极管. 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 目录 摘 要 ........................................... 2 目录 ..................................................... 3 1 绪论 ................................................... 1 1.1 机械手概述 ........................................ 1 1.2 设计要求及设计内容 ................................ 3 1.2 此次设计研究的主要内容应解决的问题 ................ 3 2 设计方案 ............................................... 5 2.1 用户板抄板步骤及过程 ............................... 5 2.1.1 原理图绘制说明 .......................................................... 5 2.2 户板检测步骤及过程 ................................ 7 2.4 各部分电路介绍 .................................... 7 2.4.1 51 单片机系统板电路介绍........................................ 7 2.4.2 机械手控制电路介绍 .................................................. 9 2.4.3 主要器件介绍 .......................................................... 12 3 系统程序设计 .......................................... 14 3.1、程序流程图 ...................................... 14 3.2、程序设计 ........................................ 15 3.3、电路总图 ........................................ 19 总结 .................................................... 20 致 谢 ................................................... 22 参考文献 ................................................ 23 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 附 录 ................................................... 24 附录 1:元件清单...................................... 24 附录 2:硬件原理图:................................... 25 附录 3:程序清单...................................... 26 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 1 绪论 1.1 机械手概述 机械化、 自动化已成在现代工业中突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化 已基本得到解决。但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的,机器人的出 现并得到应用,为这些作业的机械化奠定了良好的基础。机械手,多数是指程序 可变(编)的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置(国内称作工业机械 手或通用机械手) 。机械手是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自 动化装置。机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适 应性较差。 目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手,而把工业机械 手称为通用机械手。简而言之,机械手就是用机器代替人手,把工件由某个地方 移向指定的工作位置, 或按照工作要求以操纵工件进行加工。机械手一般分为三 类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的、不附属于某一主 机的装置,可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定操作。它是除具备普 通机械的物理性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要 人工操作的,称为操作机(Manipulator) 。工业中采用的锻造操作机也属于这一 范畴。第三类是专业机械手,主要附属于自动机床或自动生产线上,用以解决机 床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand” ,它 是为主机服务的,由主机驱动。除少数外,工作程序一般是固定的,因此是专用 的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型,其中关节型机械手以其结构 紧凑,所占空间体积小,相对工作空间最大,甚至能绕过基座周围的一些障碍物 等这样一些特点, 成为机械手中使用最多的一种结构形式。要机械手像人一样拿 取东西,最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓 取和移动机构——执行机构; 像肌肉那样使手臂驱动-传动系统;像大脑那样指 挥手动作的控制系统。 这些系统的性能就决定了运动的机械手的性能。 一般而言, 机械手通常就是由执行机构、 驱动-传动系统和控制系统这三部分组成, 如图1-1 所示: 1 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 图1-1 机械手的一般组成 对于现代智能机械手而言,还具有智能系统,主要是感觉装置、视觉装置和语言 识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛” ,使它能识别物体和躲避 障碍物,以及机械手的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是各自独立的,或 者说并不是简单的叠加在一起, 从而构成一个机械手的。要实现机械手所期望实 现的功能,机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。 它们之间的相互关系如图1-2 所示。 图 1-2 机械手的机械系统主要由执行机构和驱动-传动系统组成。 执行机构是机械手赖 以完成工作任务的实体,通常由连杆和关节组成,由驱动-传动系统提供动力, 按控制系统的要求完成工作任务。驱动-传动系统主要包括驱动机构和传动系 统。 驱动机构提供机械手各关节所需要的动力,传动系统则将驱动力转换为满足 机械手各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。 有的文献则把机械手分为机械 系统、 驱动系统和控制系统三大部分。 其中的机械系统又叫操作机(Manipulator), 2 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 相当于本文中的执行机构部分。 1.2 设计要求及设计内容 机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作,按预定的程序轨迹及其它要求, 实现抓取、 搬运工作或操纵工具的自动化装置。四自由度机械手的结构及运动四 自由度机械手为圆柱坐标型,可实现 X 轴伸缩、Z 轴升降、底盘、腕回转功能。 驱动全部采用步进电机控制,夹爪采用气动方式控制。 具体要求如下: 控制 4 个关节的机械手动作。动作模式有两种:自动模式,手动模式。 单片机驱动继电器,继电器动作由发光二极管指示(二极管代表各电机) 1.2 此次设计研究的主要内容应解决的问题 1)继电器对直流电机的控制: 如何解决由继电器对电机的正反转控制和电机的停 转。 3 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 2)单片机对继电器的控制:如何由单片机实现对继电器的通断处理,由继电器 的通断实现对直流电机的控制。 3)系统在手动模式下的按键设计,这里采用基于单片机的按键设计,实现对电 机的控制。 4)继电器控制电机,自然要由按键实现对继电器的控制,在自动模式的基础上, 设计按键对继电器的控制,实现对电机的控制,从而达到控制机械手的目的。 5)自动模式和手动模式的切换,使用按键来实现。 6) 单片机程序的设计, 自动模式和手动模式的自由切换程序, 自动模式下的 I/O 实现对继电器的控制, 手动模式下的按键 I/O 口对继电器控制 I/O 口的输出控制。 7)检测与调试电路实现所有模块的功能。达到控制目的。 4 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 2 设计方案 2.1 用户板抄板步骤及过程 1)仔细观察用户板,了解用户板的大致结构与布局。 2)准备纸笔,绘制用户板用户板各个模块的线路草图,了解每个模块的功能, 在此过程中使用万能表检测每条线路的通断,将所有元件的连接电路绘制出来。 同时检测元件是否完好。 3)用 Proteus 软件绘制用户板的原理图,进一步了解系统的控制原理,由继电器 对发光二极管的亮灭的控制代替机械手的执行机构。 掌握单片机对继电器的控制 方法,继电器对 LED 灯的控制过程。掌握单片机和按键的结合控制原理,实现 I/O 口的输入输出控制。 4)将绘制好的各个模块组合到一起,用万用表对用户板的各个元件参数进行测 量,记录元件名称、数量、参数,完成对用户板的原理图绘制。 2.1.1 原理图绘制说明 振荡电路:MCS-51 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器, 该高增益反相放大器的输入为引脚 XTAL1,输出端为引脚 XTAL2,这两个引脚跨 接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。如图 2-1 是 MCS-51 内部时钟方式的振荡器电路。 图 2-1 振荡电路图 5 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 电路中的电容 C1 和 C2 典型值通常选择为 30pF 左右。 该电容的大小会影响振 荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。 复位电路: 最简单的上电自动复位电路如图 2-2 所示。上电自动复位电路是 通过外部复位电容充电来实现的。当电源 Vcc 接通时只要电压上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位。当时钟频率为 6MHZ, C3 取 22 ? F,R 取 1K ? 。 图 2-2 复位电路图 2、原理图绘制 (1)打开 Proteus 软件,进入其界面,然后新建一个图纸文件,软件默认为 LandspaceA4 纸张,符合我们的要求,所以不需要修改。 (2)开始绘图,点击按钮 P,弹出选择添加器件框图,如图 2-3 所示,在 keywords 里直接输入所需器件的名称或者在 category 的下面各个选项里一次查 找所需的器件名称,然后点击 ok 6 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 图 2-3 选择添加器件框图 (3)依次添加 AT89C51 芯片,晶振,电容,地及电源找不到 P89V51 可以修 改名称。 (4)按照设计的要求正确连接电路,连接时注意管脚的分配及 AT89C51 的工 作原理。 (5)对连接好的电路图进行仿真,如有错误要先按下暂停,然后对电路作进 一步的调整与修改,再进行仿线 户板检测步骤及过程 1)检查用户板完整程度。 2)用万用表检测元器件的完好程度,更换损坏的元器件。 3)用万用表检测电路的通断,排除有虚短,虚焊等问题。 4)连接系统板与用户板,检查是否能正常工作。 2.4 各部分电路介绍 2.4.1 51 单片机系统板电路介绍 1) 51 单片机最小系统复位电路的极性电容 C1 的大小直接影响单片机的复位时 间,一般采用 10~30uF,51 单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。 7 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 2) 51 单片机最小系统晶振 Y1 也可以采用 6MHz 或者 11.0592MHz,在正常工作 的情况下可以采用更高频率的晶振,51 单片机最小系统晶振的振荡频率直接影 响单片机的处理速度,频率越大处理速度越快。 3) 51 单片机最小系统起振电容 C2、C3 一般采用 15~33pF,并且电容离晶振越 近越好,晶振离单片机越近越好 4) P0 口为开漏输出,作为输出口时需加上拉电阻,阻值一般为 10k。其他接口 内部有上拉电阻,作为输出口时不需外加上拉电阻。 设置为定时器模式时, 1 计数器是对内部机器周期计数(1 个机器周期等于 12 加 个振荡周期,即计数频率为晶振频率的 1/12)。计数值 N 乘以机器周期 Tcy 就 是定时时间 t。 设置为计数器模式时, 外部事件计数脉冲由 T0 或 T1 引脚输入到计数器。在每个 机器周期的 S5P2 期间采样 T0、T1 引脚电平。当某周期采样到一高电平输入,而 下一周期又采样到一低电平时,则计数器加 1,更新的计数值在下一个机器周期 的 S3P1 期间装入计数器。由于检测一个从 1 到 0 的下降沿需要 2 个机器周期, 因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为 12MHz 时,最高 计数频率不超过 1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于 2 ms。 标识符号 地址 寄存器名称 P3 0B0H I/O 口 3 寄存器 PCON 87H 电源控制及波特率选择寄存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 SBUF 99H 串行数据缓冲寄存器 TCON 88H 定时控制寄存器 TMOD 89H 定时器方式选择寄存器 TL0 8AH 定时器 0 低 8 位 TH0 8CH 定时器 0 高 8 位 TL1 8BH 定时器 1 低 8 位 TH1 8DH 定时器 1 高 8 位 8 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 2.4.2 机械手控制电路介绍 自动模式 一、继电器驱动原理 下图 2-4 是 51 单片机实验板上继电器驱动电路原理图, 三极管 Q1 的基极接到 单片机的 I/O 口, 三极管的发射极 E 接到继电器线圈的一端,线V 电源 VCC 上;继电器线圈两端并接一个二极管 IN4148,用于吸收释放继电 器线圈断电时产生的反向电动势, 防止反向电势击穿三极管 Q1 及干扰其他电路; R 和发光二极管 LED 组成一个继电器状态指示电路,当继电器吸合的时候,LED 点亮,这样就可以直观的看到继电器状态了。 电磁继电器驱动原理图 图 2-4 9 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 驱动原理: 1、当 AT89C51 单片机的 I/O 口引脚输出低电平时,三极管 Q1 饱和导通,+5V 电源加到继电器线圈两端,继电器吸合,同时状态指示的发光二极管也点亮,继 电器的常开触点闭合,相当于开关闭合。 2、当 AT89C51 单片机的 I/O 口引脚输出高电平时,三极管 Q1 截止,继电器线圈 两端没有电位差,继电器衔铁释放,同时状态指示的发光二极管也熄灭,继电器 的常开触点释放,相当于开关断开。注:在三极管截止的瞬间,由于线圈中的电 流不能突变为零, 继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势,线圈产生 的感应电动势则可以通过二极管 IN4148 释放,从而保护了三极管免被击穿,也 消除了感应电动势对其他电路的干扰,这就是二极管 D2 的保护作用。 手动模式 1)系统板上硬件连线 把“单片机系统”区域中的 P1 端口连接上拉电阻到电源,按键一端接地,一端 连接到 P1 口,如图 2-5 所示。 图 2-5 10 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 2) 程序设计方法 其实,作为一个按键从没有按下到按下以及释放是一个完整的过程,也就是 说,当我们按下一个按键时,总 希望某个命令只执行一次,而在按键按下的 过程中,不要有干扰进来,因为,在按下的过程中,一旦有干扰过来,可能造成 误触发过程, 这并不是我们所想要的。因此在按键按下的时候要把我们手上的干 扰信号以及按键的机械接触等干扰信号给滤除掉,一般情况下,我们可以采用电 容来滤除掉这些干扰信号,但实际上,会增加硬件成本及硬件电路的体积,这是 我们不希望, 总得有个办法解决这个问题,因此我们可以采用软件滤波的方法去 除这些干扰信号,一般情况下,一个按键按下的时候,总是在按下的时刻存在着 一定的干扰信号, 按下之后就基本上进入了稳定的状态。具体的一个按键从按下 到释放的全过程的信号图如图 2-6 所示: 图 2-6 从图中可以看出,我们在程序设计时,从按键被识别按下之后,延时 5ms 以上, 从而避开了干扰信号区域, 我们再来检测一次, 看按键是否真得已经按下, 若真得已经按下,这时肯定输出为低电平,若这时检测到的是高电平,证明刚才 是由于干扰信号引起的误触发,CPU 就认为是误触发信号而舍弃这次的按键识别 过程。从而提高了系统的可靠性。 由于要求每按下一次,命令被执行一次,直到下一次再按下的时候,再执行 一次命令,因此从按键被识别出来之后,我们就可以执行这次的命令,所以要有 一个等待按键释放的过程,显然释放的过程,就是使其恢复成高电平状态。 11 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 功能切换 同样使用独立按键作为切换键使用,电路如图 2-7 所示: 图 2-7 2.4.3 主要器件介绍 继电器 电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下, 由机械部件的相对运动产生预 定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌 簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器:输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。 (2)交流电磁继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器:将磁钢引入磁回路,继电器线圈断电后,继电器的衔铁仍能 保持在线圈通电时的状态,具有两个稳定状态。 (4)极化继电器:状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。 (5)舌簧继电器:利用密封在管内,具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的 动作来开、闭或转换线)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大 (一般 30-100A),体积小, 节电功能. 电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成,控制线圈和 接点组之间是相互绝缘的,因此,能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当 12 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时, 线圈中就会流过一定的电 流, 从而产生电磁效应, 衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸 向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电 磁的吸力也随之消失, 衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与 原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的接通、 切断的开关目的。 三极管 三极管工作原理: 放大:b 极提供信号(输入) c 提供能量 的特点:Ubc 在线v 饱和:利用它的开关特性 e 输出 常用在模电还有一个重要 稳流等 这个性质可以稳压 常用在数字电路 对于 NPN 管, 它是由 2 块 N 型半导体中间夹着一块 P 型半导体所组成,发射区 与基区之间形成的 PN 结称为发射结,而集电区与基区形成的 PN 结称为集电结, 三条引线分别称为发射极 e、基极 b 和集电极 c。 当 b 点电位高于 e 点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而 C 点电位高于 b 点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源 Ec 要高于基极电源 Ebo。 根据电流连续性原理得: Ie=Ib+Ic (1) 这就是说, 在基极补充一个很小的 Ib,就可以在集电极上得到一个较大的 Ic, 这就是所谓电流放大作用,Ic 与 Ib 是维持一定的比例关系,即: β 1=Ic/Ib (2) 式中:β 1--称为直流放大倍数, 集电极电流的变化量△Ic 与基极电流的变化量△Ib 之比为: β = △Ic/△Ib (3) 式中 β --称为交流电流放大倍数,由于低频时 β 1 和 β 的数值相差不大, 所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β 值约为几十至一百多。 13 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 3 系统程序设计 3.1、程序流程图 自动模式流程: 图 3-1 14 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 手动模式 I/O 口状态表: 3.2、程序设计 /******************************* 名称: 机械手控制 功能描述:通过功能选择按键 选择自动,或手动 模式来模拟控制 电机正反转 时间:2012-07-04 ******************************** ******************************** */ #include reg51.h #define uchar unsigned char sbit key1=P1^0; sbit key2=P1^1; sbit key3=P1^2; sbit key4=P1^3; sbit key5=P1^4; sbit key6=P1^5; sbit key7=P1^6; sbit key8=P1^7; ******************************* sbit M1=P2^0; sbit M2=P2^1; uchar flag=0; 位 uchar flag1=0; 位 //自动功能键 //手动功能键 //手动按键标志 //自动按键标志 /****************用于电机控制延 时 ******************************** / void delay50ms(unsigned char delay) { unsigned char j,k; for(delay;delay0;delay--) for(j=200;j0;j--) for(k=248;k0;k--); 15 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 } /******************用于按键去抖 延时 *******************************/ void delay5ms(unsigned char delay) { unsigned char j,k; for(delay;delay0;delay--) for(j=20;j0;j--) for(k=248;k0;k--); } void zidong() { P0=0x00; //00000000 delay50ms(5); P0=0x01; //00000001 delay50ms(15); P0=0x04; //00000100 delay50ms(20); P0=0x10; //00010000 delay50ms(22); P0=0x40; //01000000 delay50ms(10); P0=0x80; //10000000 delay50ms(10); P0=0x02; //00000010 delay50ms(21); P0=0x08; //00001000 delay50ms(15); P0=0x20; //00000010 delay50ms(12); P0=0x40; //01000000 delay50ms(10); P0=0x80; //10000000 delay50ms(10); P0=0x00; //00000000 } void shoudong() { uchar count; if(key1==0) //按 键 key1 被按下 { delay5ms(2); if(key1==0) { delay5ms(2); count=1; } } if(key2==0) // 按键 key2 被按下 { delay5ms(2); if(key2==0) { delay5ms(2); count=2;// P0=0x02; } } if(key3==0)//按键 key3 被 按下 { delay5ms(2); if(key3==0) { delay5ms(2); count=3;// P0=0x04; } } if(key4==0)//按键 key4 被 按下 { delay5ms(2); if(key4==0) { delay5ms(2); count=4;// P0=0x08; } 16 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 按下 } if(key5==0)//按键 key5 被 按下 { delay5ms(2); if(key5==0) { delay5ms(2); count=5;// P0=0x10; } 被按下 } if(key6==0)//按键 key6 被 按下 { delay5ms(2); if(key6==0) { delay5ms(2); count=6; //P0=0x20; } } if(key7==0)//按键 key7 被 按下 { delay5ms(2); if(key7==0) { delay5ms(2); count=7; // P0=0x40; } } if(key8==0)//按键 key8 被 break; case 8: break; case 9: zidong(); break; default: P0=0X00; P0=0x80; break; case 4: break; case 5: break; case 6: break; case 7: P0=0x40; P0=0x20; P0=0x10; P0=0x08; break; case 2: break; case 3: P0=0x04; P0=0x02; { delay5ms(2); if(M1==0) { delay5ms(2); count=9; //zidong(); } } switch(count) { case 1: { delay5ms(2); if(key8==0) { delay5ms(2); count=8; // P0=0x80; } } if(M1==0) //按键 M1 P0=0x01; 17 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 } } void main() { } } void Choose_function() { if(M1==0) //按键 M1 被 按下 { delay5ms(2); if(M1==0) { while(!M1); flag=1; //标 志位置 1 (自动) } } else if(M2==0)//按键 M2 被按下 { delay5ms(2); if(M2==0) { while(!M2); flag1=1; //手动 // flag=0; } } P0=0x00; while(1) { if(flag==1) { zidong(); flag=0; } if(flag1==1) { while(1) { shoudong(); } flag1=0; } Choose_function(); 选择 } //功能模式 18 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 3.3、电路总图 机械手控制(继电器+发光二极管): 3-3 控制原理图 19 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 总结 通过此次课程设计, 使我更加扎实的掌握了有关单片机方面的知识,在设计 过程中虽然遇到了一些问题, 但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于 找出了原因所在, 也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真 知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改,善莫大焉。在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正, 不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫 大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最 后在老师的指导下,终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中,一定 要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然 后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈 荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能 得到社会及他人对你的认可! 课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同 时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的 空间。同时,设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次 课程设计,我掌握了单片机的识别和测试;熟悉了 NPN 晶体管;了解了继电器控 制方法;掌握了按键控制的方法和技术,通过查询资料,也了解了单片机 I/O 口控制原理。 回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可 以说得是苦多于甜, 但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所 学过的知识, 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计 使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把 所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务, 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可 以说得是困难重重,但可喜的是最终都得到了解决。 20 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 此次设计也让我明白了思路即出路, 有什么不懂不明白的地方要及时请教或 上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇 丰。 21 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 致 谢 在两周的课程设计中,我学到了许多只能在实践中学到的东西,如:我发现 在实际中单片机的 P2 口无法驱动继电器,是因为驱动电流的问题。开始我不知 道这些,在其他同学的帮助下发现了这个问题。 在编程的时候遇到的问题就更大了, 幸运的是我认识嵌入式实验班的同学在 他的指导下完成了编程,编程过程中像自动控制,功能切换,手动控制如何互相 联系都是在他们的帮助下完成。 最终我取得了成功, 系统按照我的要求正常运行。 在此感谢冯新刚老师, 李明辉老师的悉心教导,感谢在这次课设中对我提供 支援的同学。 22 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 参考文献 冯博琴,吴宁,微型计算机原理与接口技术,北京,清华大学出版社,2007/8 362 页。 潘永雄,新编单片机原理与应用,西安,西安电子科技大学出版社,2007/2 312 页。 谭浩强,C 程序设计,北京,清华大学出版社,2005/7 377 页。 康华光,电子技术基础(模电部分) ,北京,高等教育出版社,2006/3。 阎石,数字电子技术基础,北京,高等教育出版社,2006/5。 周润景,Proteus 在 MCS-51&ARM7 系统中的应用百例,电子工业出版社,2006。 23 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 附 录 附录 1:元件清单 表 1 元件清单 器件名称 最小系统板 JRC-21F 继电器 按键 2K 电阻 10K 电阻 LED 发光二极管 8050 晶体管 杜邦线 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 附录 2:硬件原理图: 25 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 附录 3:程序清单 延时程序: #include reg51.h #define uchar unsigned char sbit key1=P1^0; sbit key2=P1^1; sbit key3=P1^2; sbit key4=P1^3; sbit key5=P1^4; sbit key6=P1^5; sbit key7=P1^6; sbit key8=P1^7; sbit M1=P2^0; //自动功能键 sbit M2=P2^1; //手动功能键 uchar flag=0; //手动按键标志位 uchar flag1=0; //自动按键标志位 /**************** 用 于 电 机 控 制 延 时 ********************************/ void delay50ms(unsigned char delay) { unsigned char j,k; for(delay;delay0;delay--) for(j=200;j0;j--) for(k=248;k0;k--); } /****************** 用 于 按 键 去 抖 延 时 *******************************/ void delay5ms(unsigned char delay) { unsigned char j,k; for(delay;delay0;delay--) for(j=20;j0;j--) for(k=248;k0;k--); } 自动模式程序: void zidong() { P0=0x00; //00000000 delay50ms(5); P0=0x01; //00000001 delay50ms(15); P0=0x04; //00000100 delay50ms(20); P0=0x10; //00010000 delay50ms(22); P0=0x40; //01000000 delay50ms(10); P0=0x80; //10000000 delay50ms(10); P0=0x02; //00000010 delay50ms(21); P0=0x08; //00001000 delay50ms(15); P0=0x20; //00000010 delay50ms(12); P0=0x40; //01000000 delay50ms(10); P0=0x80; //10000000 delay50ms(10); P0=0x00; //00000000 } 26 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 { delay5ms(2); count=4;// P0=0x08; 手动模式程序: void shoudong() { uchar count; if(key1==0) key1 被按下 { delay5ms(2); if(key1==0) { delay5ms(2); count=1; } } if(key2==0) 被按下 { delay5ms(2); if(key2==0) { delay5ms(2); count=2;// P0=0x02; } } if(key3==0)//按键 key3 被按下 { delay5ms(2); if(key3==0) { delay5ms(2); count=3;// P0=0x04; } } if(key4==0)//按键 key4 被按下 { delay5ms(2); if(key4==0) // 按 键 } } if(key5==0)//按键 key5 被按下 { delay5ms(2); if(key5==0) { delay5ms(2); count=5;// P0=0x10; } } if(key6==0)//按键 key6 被按下 { delay5ms(2); if(key6==0) { delay5ms(2); count=6; //P0=0x20; } } if(key7==0)//按键 key7 被按下 { delay5ms(2); if(key7==0) { delay5ms(2); count=7; P0=0x40; } } if(key8==0)//按键 key8 被按下 { //按键 key2 // 27 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 delay5ms(2); if(key8==0) { delay5ms(2); count=8; // P0=0x80; } } if(M1==0) 下 { delay5ms(2); if(M1==0) { delay5ms(2); count=9; //zidong(); } } switch(count) { case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7: case 8: case 9: default: } } { if(M1==0) //按键 M1 被按下 { delay5ms(2); if(M1==0) { while(!M1); flag=1; // 标志 位 置 1 (自动) } } else if(M2==0)//按键 M2 被按下 { delay5ms(2); if(M2==0) { while(!M2); flag1=1; //手动 // flag=0; } } } //按键 M1 被按 P0=0x01; break; P0=0x02; break; P0=0x04; break; P0=0x08; break; P0=0x10; break; P0=0x20; break; P0=0x40; break; P0=0x80; break; zidong(); break; P0=0X00; 主函数程序: void main() { P0=0x00; while(1) { if(flag==1) { zidong(); flag=0; } if(flag1==1) { 功能选择程序: void Choose_function() 28 江西理工大学应用科学学院 微型计算机控制技术课程设计 while(1) { shoudong(); } flag1=0; } Choose_function(); //功能模式选择 } } 29

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