畢業(yè)設計---實驗氣動夾緊裝置控制面板設計與制作

1、<p>　　先進制造技術工程中心</p><p>　　本科畢業(yè)設計說明書（論文）</p><p>　　題目： 實驗氣動夾緊裝置控制面板設計與制作 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要</p><p>　摘要：本文主要對實驗氣動夾

2、緊裝置的控制面板作了設計和制作。該設計的控制系統(tǒng)主要以STC89C52單片機為核心，取代了原有PLC的控制?？刂葡到y(tǒng)主要由控制電路和程序兩部分組成?？刂齐娐分饕煽刂颇K、輸入輸出模塊和LCD顯示模塊構成。程序部分主要是在控制電路的基礎上通過編寫的程序來實現(xiàn)各個操作及狀態(tài)的顯示。主要實現(xiàn)的功能包括執(zhí)行、計數(shù)、當前狀態(tài)的LCD顯示。執(zhí)行的動作包括機械手臂的伸縮、升降、旋轉、抓取等。面板的設計簡單，易操作，在單片機的控制下最終完成預期的動作

3、，給學生以直觀的印象，達到教學演示的目的。關鍵詞：單片機 控制電路 機械手</p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）英文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 緒 論3</p><p&

4、gt;<b>　　1.1 引言3</b></p><p>　　1.2 單片機的發(fā)展背景3</p><p>　　1.2.1 單片機的應用領域4</p><p>　　1.2.2 單片機的發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.3 單片機課程實驗現(xiàn)狀6</p><p>　　1.4 課題研究的內(nèi)容及

5、意義7</p><p>　　第二章 實驗用機械手的結構原理及控制方案8</p><p>　　2.1 機械手的組成8</p><p>　　2.2 氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理10</p><p>　　2.3 電磁閥10</p><p>　　2.3.1 電磁閥的結構原理10</p><p>　

6、　2.3.2 性能分析11</p><p>　　2.4 實驗機械手總體控制設計方案12</p><p>　　2.4.1 氣缸的控制設計13</p><p>　　2.4.2 機械手的控制要求14</p><p>　　第三章 主控制器和外圍器件15</p><p>　　3.1 AT89S52單片機15</

7、p><p>　　3.2 繼電器16</p><p>　　3.2.1 繼電器工作原理17</p><p>　　3.2.2 繼電器主要產(chǎn)品技術參數(shù)17</p><p>　　3.2.3 繼電器驅動電路設計18</p><p>　　3.3 ULN2003雙極型線性集成電路18</p><p>　　

8、3.4 HD74LS04P反相器19</p><p>　　第四章 硬件電路及PCB圖設計21</p><p>　　4.1 硬件電路設計軟件21</p><p>　　4.2 電路設計框圖22</p><p>　　4.3 單片機最小電路設計22</p><p>　　4.3.1 復位電路23</p>

9、<p>　　4.3.2 晶振電路23</p><p>　　4.4 工作方式的選擇和執(zhí)行電路設計24</p><p>　　4.5 信號輸入端的電路設計25</p><p>　　4.6 LCD液晶顯示電路25</p><p>　　4.6.1 液晶顯示簡介26</p><p>　　4.6.2 1602L

10、CD的基本參數(shù)及引腳功能26</p><p>　　4.6.3 顯示電路設計28</p><p>　　4.7 電源模塊28</p><p>　　4.8 PCB板的制作29</p><p>　　第五章 軟件設計與調試32</p><p>　　5.1 手動子程序設計33</p><p>　

11、　5.2 LCD顯示程序流程設計33</p><p>　　5.3 軟件調試34</p><p>　　5.3.1 面板實物介紹34</p><p>　　5.3.2 面板接線與通電35</p><p>　　5.3.3 面板調試36</p><p><b>　　第六章 結論39</b><

12、;/p><p><b>　　6.1 結論39</b></p><p><b>　　6.2 展望39</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p>

13、<b>　　附錄A</b></p><p><b>　　附錄B</b></p><p><b>　　附件：光盤</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　單片機在一塊半導體材料上集成了CPU、存儲器、I/O接口等各種功能部件

14、，具有體積小、功耗低、價格便宜、功能強、可靠性好和使用方便靈活的特點。單片機在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、辦公自動化以及家用電器等各個領域中得到了越來越廣泛的應用。</p><p>　　將單片機技術與測量控制技術相結合，可以使工業(yè)自動控制變得更方便、控制效果更佳。在機電一體化方面，單片機也發(fā)揮了它的特殊作用，使許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大的變化，使許多工業(yè)產(chǎn)品體積縮小，能耗降低，功能增加，操作方便。由于單片機在如此

15、廣泛的領域里獲得了應用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，其中MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術和高可靠性，占領了工業(yè)控制的主要市場。特別是在我國，MCS-51系列單片機已成為單片機應用領域的主流。因此，我國大多高校都設立了有關單片機的課程。</p><p>　　“單片機原理與應用”是機械電子工程專業(yè)方向的技術基礎課，是其后續(xù)專業(yè)課的基礎，是本專業(yè)方向的主干課程。此外，“單片機原

16、理與應用”又是一門技術性和實踐性很強的課程，因此，實驗教學占有重要的位置。</p><p>　　傳統(tǒng)的實驗教學往往是預先由實驗教師設計好相應的實驗項目，如程序設計、I／O口使用、中斷與定時器使用、顯示與鍵盤、串行口通信、A／D等。然后由學生照本宣科地重復，完成所謂教學大綱所規(guī)定的實驗，這種實驗教學方法不利于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，也不能進一步激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性，甚至出現(xiàn)了學生

17、不作實驗前的準備、抄襲他人程序和實驗報告的不良現(xiàn)象，學生普遍反映這種驗證式的實驗教學收獲不大。為了適應當今社會對機械電子專業(yè)的人才需求，必須對單片機實驗教學進行改革。為此設計了一個單片機實驗系統(tǒng)。</p><p>　　本文對學校現(xiàn)有的實驗用機械手的控制系統(tǒng)作了一個設計：以單片機作為系統(tǒng)的控制核心元件。系統(tǒng)設計簡便、實用性強、操作簡單、程序設計簡便。為后繼單片機教學提供了一個很好的實驗平臺，對調動學生主動學習的熱情

18、起著不容忽視的作用。</p><p>　　全文一共分為六章，第一章介紹了單片機技術的應用與發(fā)展，并且研究了當前單片機實驗教學的現(xiàn)狀，由此引出了此次設計的意義。第二章介紹的是機械手的結構及原理，并有針對性地提出控制系統(tǒng)的設計方案。第三章對相關元器件作了重點性介紹。第四章講的是具體的控制系統(tǒng)的電路設計。第五章是程序設計和調試。第六章是本設計最終的結論。本文還附帶了控制系統(tǒng)電路原理總圖、PCB圖以及源程序。</p

19、><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能

20、賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在這個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。</p><p>　　單片機具有體積小、功能強、應用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路

21、與模擬電路固有的領地。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。</p><p>　　現(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調、錄像機、VCD、遙控器、游戲機、電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。</p><p>　　單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性

22、等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。單片機按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機，另一種是專用型單片機。</p><p>　　1.2 單片機的發(fā)展背景</p><p>　　單片機也叫嵌入式微控制器，它的出現(xiàn)是計算機發(fā)展史上重要的里程碑，使計算機的用途從海量數(shù)據(jù)計算發(fā)展到智能化控制，它具有體積小、功能強、可靠性高、價格低、使用

23、方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。</p><p>　　單片機應用系統(tǒng)是單片機嵌入到對象環(huán)境、結構、體系中作為其中的一個智能化控制單元，構成各種嵌入式應用的電路系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)中包括了滿足對象要求的全部硬件電路和應用軟件。單片機應用系統(tǒng)結構通常分為3個層次，即單片機、單片機系統(tǒng)和單片機應用系統(tǒng)，如圖1.1所示。</p><p>　　1.2.1 單片機的應用領域</p><p&g

24、t;　　單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分為如下幾個范疇：</p><p>　　一、在智能儀器儀表的應用</p><p>　　單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、

25、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　二、在家用電器中的應用</p><p>　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。</p>

26、<p>　　三、在工業(yè)控制中的應用</p><p>　　用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。</p><p>　　四、在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用</p><p>　　現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和

27、通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。</p><p>　　五、單片機在醫(yī)用設備領域中的應用</p><p>　　單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等

28、。 </p><p>　　此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　1.2.2 單片機的發(fā)展趨勢</p><p>　　單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補

29、，為單片機的應用提供了廣闊的天地。</p><p>　　縱觀單片機的發(fā)展過程，可以預示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：</p><p><b>　　一、微型單片化</b></p><p>　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機存取數(shù)據(jù)存儲（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊

30、單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW（脈寬調制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機將LCD（液晶）驅動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。</p><p>　　此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝

31、形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機構成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。</p><p>　　二、低功耗CMOS化</p><p>　　MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導體工藝）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金屬氧化物半導

32、體工藝）和CHMOS（互補高密度金屬氧化物半導體工藝）。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。</p><p>　　三、主流與多品種共存</p><p>　　現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，

33、兼容其結構和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以80C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合（RISC）也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEX公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其底價質優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局

34、面，走的是依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p>　　1.3 單片機課程實驗現(xiàn)狀</p><p>　　目前，我國大部分院校都開設了“單片機原理與應用”課程，通過系統(tǒng)地學習單片機技術課程，使學生熟悉了單片機的原理與結構，通過實驗實訓的訓練和一些簡易單片機項目制作，掌握單片機指令系統(tǒng)、單片機原理、接口技術、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)、設計的基本技能，以及程序設計的基本思想、基本方法和技巧

35、，了解了單片機技術在家用電器以及自動控制工程中的應用，達到通過學習相關課程能夠解決實際問題的教學目標，并為后繼課程的打下堅實的基礎。</p><p>　　單片機應用技術是一門實踐性很強的課程，實驗課時比重很大。在進行實驗教學中，大部分是驗證性實驗，最后是綜合性實驗。由于單片機匯編語言的實驗環(huán)境是在字符方式下進行的，實驗過程比較枯燥，實驗結果的表示單調，學生學習興趣不高，學習效果不佳，導致學生的綜合應用能力不高，甚

36、至影響到后繼課程的學習。因此，采用哪些措施，通過實驗提高學生的學習興趣，提高學生的動手能力和解決實際問題的能力，是實驗教學改革的一項重要任務。為此，本文設計了一套能調動學生學習積極性、提高學生綜合應用能力的實驗項目。</p><p>　　單片機教學中普遍存在著一些問題</p><p>　　1．單片機課程往往多以理論為主，實驗為輔的教學形式。實驗也多是進行驗證性實驗。實驗現(xiàn)在普遍采用“實驗箱

37、”，學生在做實驗時都是按指導書上現(xiàn)成的資料,編譯現(xiàn)成的程序,很少有同學去分析編程的原理和實驗程序的流程,更談不上去修改和完善。對于單片機電路也只是按實驗指導書在實驗箱上做簡單的連線,沒有一個整體的電氣原理圖概念,最終還是不會設計電路,甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂。但單片機是一門實踐性很強的學科，只學習理論不做實驗練習，很難真正地把單片機方面的知識理解掌握，很難真正成為單片機應用領域的高級人才。</p><p>

38、　　2．學生實驗時也存在著諸多限制，單片機實驗室由于存在著場地和時間有限等問題，學生除了上課外，平時很難有機會實踐。個人配備單片機編程實驗開發(fā)系統(tǒng)，因成本較高，很多學生無法承受。同時一般單片機實驗箱由于是成品，學生很難參與到其中的細節(jié)設計中去，一般單片機實驗箱也只是起驗證實驗的作用，學生動手能力很難得到訓練與提高。</p><p>　　3．教學過程中應用的單片機編程軟件都是封裝后發(fā)布，學習者根本不了解單片機編程器

39、的工作原理，對于大多數(shù)的編程器軟件只會簡單的操作，不利于激發(fā)學生學習的積極性。</p><p>　　1.4 課題研究的內(nèi)容及意義</p><p>　　本課題主要對機械手的控制系統(tǒng)作了設計，闡述了實驗型機械手的要求和現(xiàn)實意義，通過對機械手工作原理的學習和了解，熟悉機械手的運動原理。在現(xiàn)有機械手技術的基礎上，認知實驗型機械手控制系統(tǒng)的基本結構，完成對機械手傳動部分，執(zhí)行、驅動等系統(tǒng)進行綜合控制

40、的面板設計。</p><p>　　本次畢業(yè)設計的具體內(nèi)容：操作控制面板上的按鈕對氣動機械手的左右旋轉、水平伸縮、上下升降、夾緊控制并能夠顯示當前氣動器件狀態(tài)：</p><p>　　1、了解機械裝置功能；</p><p>　　2、控制電路設計與制作；</p><p>　　3、控制電路的程序設計。</p><p>　　實驗

41、用控制面板的現(xiàn)實意義</p><p>　　科學發(fā)展觀為我國工程技術的發(fā)展開辟了廣闊的道路，而機械手作為一種高科技自動化生產(chǎn)設備，已經(jīng)廣泛應用于國名經(jīng)濟的各個領域，這就對我們的教育培訓部門提出了新的要求。因此為了適應社會發(fā)展的趨勢，在現(xiàn)有的機械手的基礎上設計出能夠驅動控制的面板有著深遠的科教意義。學生通過本課題的設計，在綜合應用機械設計基礎、單片機原理與應用、液壓與氣動傳動等專業(yè)知識方面能得到很大的鍛煉，對于提高學

42、生實際動手能力、盡快適應崗位能力要求具有很大幫助，也為后繼學習這些知識的學生提供了一個很好的學習平臺。</p><p>　　實驗用機械手的結構原理及控制方案</p><p>　　2.1 機械手的組成</p><p>　　實驗機械手主要由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢測裝置等組成。各系統(tǒng)之間的相互關系如圖2.1所示。</p><p>　　控

43、制系統(tǒng) 驅動系統(tǒng) 執(zhí)行機構 抓取工件</p><p>　　圖2.1實驗機械手的組成方框圖</p><p><b>　　（一）執(zhí)行機構</b></p><p>　　它包括手部、手腕、手臂和立柱等部件。</p><p><b>　　1、手部</b>

44、;</p><p>　　即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由于手指（或手爪）和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉型和平移型?；剞D型手指結構簡單，構件制造容易，故應用廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。</p><

45、p>　　手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位（是外廓還是內(nèi)孔）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的：手指有外夾式和內(nèi)卡式；指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。</p><p>　　而傳力機構則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較常用的有：連桿式、凸輪式、齒輪齒條式、螺旋式和繩輪式等。</p><p>　　吸附式手部主要由吸盤等構成，它是靠

46、吸附力（如吸盤內(nèi)形成負壓或產(chǎn)生電吸磁力）吸附物件，相應的吸附式手部有負壓吸盤和電磁盤兩類。</p><p>　　對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負壓吸盤吸料。造成負壓的方式有氣流負壓式和真空泵式。</p><p>　　對于導磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。</p><p>　　用

47、負壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。</p><p>　　本實驗用機械手的手部結構是采用的外卡夾持式，其傳力結構是由方形SDAJ氣缸實現(xiàn)的，可實現(xiàn)對工件的夾取，機械手可運動物體的重量不小于1kg。</p><p><b>　　2、手腕</b></p><p>　　是連接手部和手臂的部

48、件，并可用來調整被抓取物件的方位（即姿勢）。</p><p><b>　　3、手臂</b></p><p>　　手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定位置。機械手的手臂通常由驅動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪機構等）與驅動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現(xiàn)手臂的各

49、種運動。</p><p>　　按照抓取工件的要求，機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉和升降（或俯仰）運動。本實驗用機械手手臂各種運動都是由氣缸來實現(xiàn)的。</p><p><b>　　4、立柱</b></p><p>　　立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的

50、立柱通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。</p><p><b>　　5、機座</b></p><p>　　機座是機械手的基礎部分，機械手執(zhí)行機構的各部件和驅動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。</p><p><b>　?。ǘ寗酉到y(tǒng)</b></p><p

51、>　　在普通的機械手運動中，機械的驅動一般有氣壓傳動、液壓傳動、電機傳動等。本文名為實驗氣動夾緊裝置，顯然，采用的是氣壓傳動，優(yōu)點：輸出功率大；速度響應高；結構適當，執(zhí)行機構可標準化，模塊化，易實現(xiàn)直接驅動；成本低，使用方便。缺點：氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實現(xiàn)高速高精度的連續(xù)軌跡控制；防爆性能好，高于1000KPa（10個大氣壓）時應注意設備的抗壓性；適用于中小負載驅動、精度要求較低的有限點位程序控制機

52、械手。</p><p><b>　　（三）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位（或機械擋塊定位）系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)一般采用電氣控制，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構發(fā)

53、出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。</p><p>　　2.2 氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　氣動系統(tǒng)原理圖如圖2.2 所示。整個氣動系統(tǒng)就是要對4 個氣缸的動作進行控制, 其中升降缸采用的是MSAL 型鋁合金迷你氣缸，氣動手爪由方形SDAJ 系列氣缸實現(xiàn)。氣動執(zhí)行元件的動作均是通過電磁閥控制進出氣的方向達到控制效果。</p&

54、gt;<p>　　2.3 電磁閥 </p><p>　　2.3.1 電磁閥的結構原理</p><p>　　1、直動式電磁閥  有常閉型和常開型二種。常閉型斷電時呈關閉狀態(tài)，當線圈通電時產(chǎn)生電磁力，使動鐵芯克服彈簧力同靜鐵芯吸合直接開啟閥，介質呈通路；當線圈斷電時電磁力消失，動鐵芯在彈簧力的作用下復位，直接關閉閥口，介質不通。結構簡單，動作可靠，在零壓差和

55、微真空下正常工作。常開型正好相反。如小于φ6流量通徑的電磁閥。（圖2.3.1是典型結構圖）  2、分步直動式電磁閥  該閥采用一次開閥和二次開閥連在一體，主閥和導閥分步使電磁力和壓差直接開啟主閥口。當線圈通電時，產(chǎn)生電磁力使動鐵芯　　和靜鐵芯吸合，導閥口開啟而導閥口設在主閥口上，且動鐵芯與主閥芯連在一起，此時主閥上腔的壓力通過導閥口卸荷，在壓力差和電磁力的同時作用下使主閥芯向上運動，開啟主閥介質流通。

56、當線圈斷電時電磁力消失，此時動鐵芯在自重和彈簧力的作用下關閉導閥孔，此時介質在平衡孔中進入主閥芯上腔，使上腔壓力升高，此時在彈簧復位和壓力的作用下關閉主閥，介質斷流。結構合理，動作可靠，在零壓差時工作也可靠。如：ZQDF，ZS，2W等。（圖2.3.2是典型結構圖）  </p><p><b>　　圖2.3 電磁閥</b></p><p>　　3、

57、間接先導式電磁閥   該系列電磁閥由先導閥和主閥芯聯(lián)系著形成通道組合而成；常閉型在未通電時，呈關閉狀態(tài)。當線圈通電時，產(chǎn)生的磁力使動鐵芯和靜鐵芯吸合，導閥口打開，介質流向出口，此時主閥芯上腔壓力減少，低于進口側的壓力，形成壓差克服彈簧阻力而隨之向上運動，達到開啟主閥口的目的，介質流通。當線圈斷電時，磁力消失，動鐵芯在彈簧力作用下復位關閉先導口，此時介質從平衡孔流入，主閥芯上腔壓力增大，并在彈簧力的作用下向

58、下運動，關閉主閥口。常開式原理正好相反。如：SLA，DF（φ15以上口徑），ZCZ等。（圖2.3 .3是典型結構圖）</p><p>　　2.3.2 性能分析</p><p>　　一：適用性  管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應注明。工作壓差，管路最高

59、壓差在小于0.04MPa時應選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于0.04MPa時　　可選用先導式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應小于電磁閥的最大標定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。流體清潔度不高時應在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質要求清潔度要好。 </p><p>　　注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關兩位控制；

60、條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時要定制電磁閥的開閉時間調節(jié)。   注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響，電源電流和消耗功率應根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許±10%左右，必須注意交流起動時VA值較高。   二、可靠性   電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關閉；但在開啟時間很長關閉時很短時要選用常開型了。&

61、#160;  壽命試驗，工廠一般屬于型式試驗項目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標準，因此選用電磁閥廠家時慎重。   動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列。   三、安全性   一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，工廠可以定做。   電磁閥的最高標定公稱壓力一

62、定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。   有腐蝕性液體的應選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。   爆炸性環(huán)境必須選用相應的防爆產(chǎn)品。[2]   電磁閥的動作是由繼電器來控制的。原理如圖2.4所示：當繼電器通電時，因為電磁感應的原理，繼電器的銜鐵吸合，則所對應的</p><

63、p>　　圖 2.4 電磁閥原理圖</p><p>　　2.4 實驗機械手總體控制設計方案</p><p>　　機械手的控制面板的控制系統(tǒng)就相當于人的大腦，它指揮機械手的動作。機械手的工作順序、應達到的位置。如手臂的升降、伸縮、回轉、手指的開閉動作，以及各個動作的時間、當前在狀態(tài)的LCD顯示等，都是通過控制面板的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。</p><p>　　本次設計的

64、主要內(nèi)容就是通過控制面板上的按鈕控制來實現(xiàn)自動和手動完成工作行程。具體工作循環(huán)流程設計圖2.5所示：</p><p><b>　　步進</b></p><p>　　初始位置手臂伸手臂下降手爪張開 手爪夾緊</p><p><b>　　手臂上升</b></p><p>　　右 轉

65、 手臂縮回</p><p>　　手臂縮回 左 轉</p><p>　　手爪夾緊 手臂上升 手爪張開 手臂下降 手臂伸出</p><p&

66、gt;<b>　　快進</b></p><p>　　起始位置手臂伸出、下降，手爪張開手爪閉合</p><p>　　右 轉 </p><p><b>　　手臂縮回、上</b></p>

67、<p>　　升，手爪閉合 </p><p>　　手爪張開 手臂伸出、下降 左轉 手臂縮回、上升 </p><p>　　圖2.5 步進、快進流程圖</p><p>　　2.4.1 氣缸的控制設計</p><p>　　如圖2.2所示由兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作

68、，它們分別通過一對兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，機械手爪的升、降；機械手的伸縮缸和旋轉馬達的原理也基本相同。</p><p>　　2.4.2 機械手的控制要求</p><p>　　為了便于生產(chǎn)加工、維修、調整設置的工作方式選擇開關。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：步進和快進兩種。</p><p>　　手動操作：供維修用，即用按鈕對機械手的每一步動

69、作單獨控制。例如，當選擇手動操作時，按下上升/下降按鈕，機械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應的動作，其它動作以此類推。</p><p>　　復位：當由于斷電或其它原因導致機械手運行中途停止時，再次通電將操作方式選擇置于回原位位置，按下復位按鈕，機械手即可按最短路徑的原則返回到初始位置。</p><p>　　步進：供試用，即按設計的工作流程系統(tǒng)在程序的控制下一步步一次完成。</p>

70、<p>　　快進：正常使用時，為了提高工作效率而設計一步完成多個動作。</p><p><b>　　主控制器和外圍器件</b></p><p>　　本控制面板設計的主控器件即控制的核心是單片機，外圍器件有繼電器、反相器和功率放大器等。</p><p>　　3.1 AT89S52單片機</p><p>　　AT

71、89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央 處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。</p><p>　　圖3.1 AT89C52引腳功

72、能圖 如圖3.1所示，AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 </p><p>　　AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP

73、及PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性： · 兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM · 32個雙向I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM · 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷· 時鐘頻率0-24MHz · 2個串行中斷

74、 · 可編程UART串行通道 · 2個外部中斷源 · 共6個中斷源 · 2個讀寫中斷口線 · 3級加密位 · 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設置睡眠和喚醒功能</p><p><b>　　3.2 繼電器</b></p>&l

75、t;p>　　電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。</p><p><b>　　圖3.2 實物圖</b></p><p>　　本設計電路板上使用的是直流電磁

76、繼電器。直流繼電器有兩種，一種是中間繼電器，一種是驅動繼電器。</p><p>　　圖3.3 繼電器示意圖</p><p>　　3.2.1 繼電器工作原理</p><p>　　繼電器就是電子機械開關，它是用漆包銅線在一個圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當線圈中流過電流時，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之斷開第一個觸點而接通第二個開關觸點。當線圈斷

77、電時，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復與第一個觸點的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關。整個繼電器由塑料或有機玻璃防塵罩保護著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。</p><p>　　如圖3.4所示，當控制電路中的開關K閉合時，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點接觸，與觸點相連接的電源電路便接通；當控制開關K斷開時，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點彈開，電源電路亦隨之斷

78、開。</p><p>　　圖3.4 繼電器工作原理圖</p><p>　　3.2.2 繼電器主要產(chǎn)品技術參數(shù)</p><p>　　1. 額定工作電壓 　　</p><p>　　是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 　　</p><p><b>　　2.

79、 直流電阻 　</b></p><p>　　是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 　</p><p>　　3. 吸合電流 　　</p><p>　　是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線

80、圈燒毀。 </p><p><b>　　4. 釋放電流 　</b></p><p>　　是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。 　</p><p>　　5．觸點切換電壓和電流 　　</p><p>　　是指繼電器允許加載的電

81、壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。[6]</p><p>　　3.2.3 繼電器驅動電路設計</p><p>　　單片機與繼電器的驅動電路連接如圖3.5所示：由于單片機的工作電壓和電磁閥的工作電壓和功率不匹配，所以我們用繼電器作為過渡橋梁。74LS04P的反相器，它的作用就是改變相序；ULN2003A為功率放大器，其目的是放大功

82、率。</p><p>　　圖3.5 繼電器驅動電路</p><p>　　3.3 ULN2003雙極型線性集成電路</p><p>　　ULN2003是一個單片高電壓、高電流的達林頓晶體管陣列集成電路。它是由7對NPN達林頓管組成的，它的高電壓輸出特性和陰極箝位二極管可以轉換感應負載。單個達林頓對的集電極電流是500mA。達林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。此電路主要應用

83、于繼電器驅動器，字錘驅動器，燈驅動器，顯示驅動器（LED氣體放電），線路驅動器和邏輯緩沖器。</p><p><b>　　主要特點</b></p><p>　　* ULN2003的每對達林頓管都有串聯(lián)一個2.7KΩ電阻，可以直接和TTL或5V CMOS裝置。</p><p>　　* ULN2003工作電壓高，工作電流大，并能在關態(tài)時承受50V的

84、電壓。</p><p>　　* 輸入和各種邏輯類型兼容</p><p><b>　　* 繼電器驅動器</b></p><p>　　ULN2003引腳介紹，如圖3.6所示：</p><p>　　3.6 ULN2003邏輯圖</p><p>　　引腳1-7：CPU脈沖輸入端，一個端口對應一個信號輸出端

85、；</p><p>　　引腳10-16：脈沖信號輸出端，分別與引腳1-7一一對應。</p><p>　　引腳9：該腳是內(nèi)部7個續(xù)流二極管負極的公共端，各個二極管的正極分別接各達林頓管的集電極。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地，實際上就是達林頓管的集電極對地接通。</p><p>　　3.4 HD74LS04P反相器</p>

86、<p>　　HD74LS04P是六反向器，也就是6個非門。非門的作用是倒相，就是輸入高電平則輸出低電平，輸入低電平則輸出高電平。該器件一般是14個腳，一個電源、一個地，其余12個腳分別是6個非門的輸入端和輸出端。切記A表示信號的</p><p>　　輸入端，Y表示輸出端，不能顛倒次序。引腳功能圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 HD74LS04P引腳圖</p

87、><p>　　硬件電路及PCB圖設計</p><p>　　4.1 硬件電路設計軟件</p><p>　　PROTEL 2004是專業(yè)的硬件電路設計軟件，有著強大的設計能力和復雜工藝的可生產(chǎn)性。主要包括電路設計和印刷電路板設計兩大模塊。</p><p>　　1、功能完備的原理圖設計系統(tǒng)</p><p>　　電路原理圖設計模塊

88、：包括用于原理圖設計的編輯器，用于修改和生成原理圖的元件編輯器，以及各種報表的生成器。原理圖設計模塊支持層次化及模塊化設計，具有用戶指定的電氣檢查功能。還提供了豐富的元件庫，包括市場上生產(chǎn)的主要元器件，還可根據(jù)個人需要創(chuàng)建元件。</p><p>　　2、功能強大的PCB印刷電路板設計系統(tǒng)</p><p>　　印刷電路板設計模塊：包括用于電路板設計的編輯器，用于修改、生成元件封裝的元件封裝編

89、輯器，電路板組建管理器，以及無網(wǎng)格自動布線器。PCB印刷電路板設計模塊具有完善的用戶信息交換平臺，強大的自動化設計功能，多樣化的文件輸出，參數(shù)化設計特性等。其自動布線系統(tǒng)是一個完全集成的無網(wǎng)格自動布線器，采用人工智能的全局布局方式。個人還可以根據(jù)自動布線的結果進行局部調整與優(yōu)化。</p><p><b>　　設計技巧</b></p><p>　　為了能夠快捷，準確，高

90、速地完成控制面板的控制電路設計，首先我們必須掌握其使用方法及技巧。</p><p><b>　?、俜胖迷骷?lt;/b></p><p>　　元器件放置是繪制電路原理圖的一個必不可少的步驟，在放置元器件時按Tab鍵可以對元器件的參數(shù)（名稱、封裝等）進行更改，這樣可以節(jié)約設置元件時間，還可以避免漏元件的封裝，減少下一個步驟出現(xiàn)錯誤。</p><p>

91、<b>　?、趧?chuàng)建庫元件</b></p><p>　　一些在元件庫中找不到的元件，需要自己去創(chuàng)建，在進行元件繪制用時按住ctrl鍵，創(chuàng)建的元件封裝將與元件自帶的封裝一樣美觀，也能夠放置到合適位置。</p><p><b>　　③原理圖布局技巧</b></p><p>　　在繪制原理圖過程中，對于比較復雜電路，連線一般比較多

92、，元器件比較多，可使用網(wǎng)絡標號來簡化圖紙，一些不影響元件識別的屬性，不需要顯示出來，也可以隱藏起來，使圖片更為簡潔。布局電路，盡量整齊緊湊，有連線的元件盡量放在一起使線路更短，減少線條的交叉。一些引腳比較多的芯片一般放在電路圖的中間位置，連線也比較多，可以減少連線交叉，也美觀。</p><p><b>　　④連線技巧</b></p><p>　　在進行連線時鼠標應在元

93、件管腳的最頂端，當鼠標出現(xiàn)一個黑×的時候開始連線，比較容易出現(xiàn)一些看起來連接上了，實際沒有連接上的短線情況。連線盡量直接，做到一根線一次連接到底，線路盡量短，布局會比較緊湊。[8][9][10]</p><p>　　4.2 電路設計框圖</p><p>　　圖4.1 電路設計框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b></

94、p><p>　　本電路是由AT89S52單片機為控制核心，具有在線編程功能，功耗低。驅動部分主要是靠繼電器的銜鐵的吸合與斷開給來給8個電磁閥上電，從而驅動機械手動作。信號輸入端是為實現(xiàn)手動的工作方式設立的。主要是通過單片機監(jiān)視P0的各個口有無信號輸入，先前編好的程序會結合P0口的信號輸入情況給驅動模塊發(fā)出信號，從而實現(xiàn)機械手的單步動作；P2口是本控制系統(tǒng)驅動電路的核心，主要是通過編寫程序控制繼電器的通斷電；P1口的本

95、系統(tǒng)的液晶顯示模塊，主要用于提醒當前的工作狀態(tài)。</p><p>　　硬件的結構和可靠性直接影響著整個系統(tǒng)的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產(chǎn)品的性能。</p><p>　　4.3 單片機最小電路設計</p><p>　　4.3.1 復位電路</p><p>　　在系統(tǒng)運行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進行復位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和

96、斷電造成的損害，設計了手動的復位電路。如圖4.2所示。這種電路的設計，在系統(tǒng)的運行過程中需要復位時，只需使開關閉合，在RST端就會出現(xiàn)一定時間的高電平信號，從而使單片機實現(xiàn)復位。</p><p><b>　　圖4.2 復位電路</b></p><p>　　4.3.2 晶振電路</p><p>　　單片機必須在時鐘的驅動下才能進行工作。MCS-5

97、1系列單片機內(nèi)部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號送到單片機的內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。圖4.3就是內(nèi)部時鐘工作方式的電路圖，這是一種常用的方式。這種方式是外界振蕩源，本設計就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個電容的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振（C1 、C2的值大，起振的速度慢；反之，速度快。）；二是對振蕩器的頻率起到微調的作用（C1 、C2的值大，頻率略有減少，反之，頻率略有提高）。C1、

98、 C2的值采用30pF。</p><p><b>　　圖4.3 晶振電路</b></p><p>　　4.4 工作方式的選擇和執(zhí)行電路設計</p><p>　　圖4.4 按鍵原理圖</p><p>　　如圖4.4所示是工作方式選擇和執(zhí)行指令的電路設計。S2是工作方式選擇鍵，S3是執(zhí)行按鈕。它們的工作原理是在執(zhí)行按鈕按下之

99、前，判斷S2出現(xiàn)高電平的次數(shù)來決定選擇何種工作方式。1次表示手動，2次表示步進，3次表示快進。</p><p>　　4.5 信號輸入端的電路設計</p><p>　　信號輸入端是基于手動的工作方式下使用的。圖4.5中的B1、B2、B3、B4為3工位開關，一般處于斷開狀態(tài)既開關處于中間位置。上拉電阻的作用是為了防止輸入端懸空 ；減弱外部電流對芯片產(chǎn)生的干擾 ； 保護cmo

100、s內(nèi)的保護二極管,一般電流不大于10mA。 </p><p>　　圖4.5 開關接線圖</p><p>　　4.6 LCD液晶顯示電路</p><p>　　4.6.1 液晶顯示簡介</p><p><b>　　1. 液晶顯示原理</b></p><p>　　液晶顯示的原理是利用液晶的物

101、理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。</p><p><b>　　2. 字符顯示</b></p><p>　　用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6×8或8&#

102、215;8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。</p><p>　　4.6.2 1602L

103、CD的基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 液晶顯示屏</p><p>　　1602LCD主要技術參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個字

104、符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　表4.1：1602LCD引腳功能說明標</p>

105、<p><b>　　引腳接口說明：</b></p><p>　　第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行

106、讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表所示：<

107、/p><p>　　表4.2：1602LCD的指令說明</p><p><b>　　續(xù)表4.2</b></p><p>　　4.6.3 顯示電路設計</p><p>　　圖4.7 液晶顯示原理圖</p><p>　　圖4.7所示，RS接P3.7,RW接P3.6,E接P3.5。特別提出的是滑動變阻在這邊起

108、到背光的作用，用以調整顯示屏的亮度。</p><p><b>　　4.7 電源模塊</b></p><p>　　電源電路的主要作用就是給單片機提供5V的穩(wěn)定電壓，驅動單片機工作?？紤]到實驗時方便拆卸和簡化結構，我選擇了采用USB接口直接去計算機相連的方式。如圖4.8所示，開關S4是控制系統(tǒng)的總開關，它控制著單片機的通斷電。</p><p>&l

109、t;b>　　圖4.8電源原理圖</b></p><p>　　把這些小電路集中在同一塊單片機上，P0口接信號輸入模塊，P1口接LCD顯示電路，P2口接繼電器的驅動電路，再添上晶振、復位電路和選擇工作方式的按鈕電路就完成了如附件A所示的整個控制系統(tǒng)的電路設計。</p><p>　　4.8 PCB板的制作</p><p>　　PCB板的制作是在完成原理圖

110、后自動生成的。生成后的元器件封裝的排列錯亂復雜，為了讓圖板清楚好看，在生成后必須自動排列元器件的封裝位置。如圖4.9所示：</p><p><b>　　a 初始PCB</b></p><p><b>　　b 排樣后的PCB</b></p><p>　　圖4.9 PCB排樣</p><p>　　圖4.

111、9 a是初始生成的PCB圖，經(jīng)過排樣后的PCB圖如圖4.9 b所示，顯然b圖比較美觀，讓人看起來也比較舒心。</p><p>　　排樣完成后還要布線，我采用的自動布線。在自動布線之前還要做些準備工作：設置線的粗細，尤其的電源線和地線要加粗。自動布線完成后板面的走線還是比較亂，所以還要手動調整。為了修改方便，我們必須一個圖層一個圖層地修改，這樣才能確保走線無誤。最終完成的PCB圖在圖4.10中也已經(jīng)展現(xiàn)出來。<

112、;/p><p>　　圖4.10完整PCB圖</p><p><b>　　軟件設計與調試</b></p><p>　　軟件的設計是設計控制系統(tǒng)的應用程序。其任務是在整體設計和硬件設計的基礎上，確定程序結構，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設計，最后連接起來成為一個完整應用程序，與硬件相結合完成相應功能。</p>

113、<p>　　圖5.1是程序設計的總體流程圖</p><p><b>　　開始</b></p><p>　　P3.0按下？ N 消除抖動</p><p><b>　　N Y</b></p><p>　　A+1P3.2按下？</p><p>

114、;<b>　　Y</b></p><p>　　A=2 A=3</p><p>　　步進 P3.0按下的次數(shù)A 快進 </p><p><b>　　A=1</b></p><p>　　延時子程序

115、手動 延時子程序</p><p><b>　　結束</b></p><p><b>　　圖5.1 流程總圖</b></p><p>　　5.1 手動子程序設計</p><p>　　手動子程序的設計思想是讀出P0口各個開關的狀態(tài)，然后判斷出哪一個繼電器應該得電，最好給P2口賦值，讓