畢業(yè)設(shè)計(jì)---實(shí)驗(yàn)氣動(dòng)夾緊裝置控制面板設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　先進(jìn)制造技術(shù)工程中心</p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）</p><p>　　題目： 實(shí)驗(yàn)氣動(dòng)夾緊裝置控制面板設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要</p><p>　摘要：本文主要對(duì)實(shí)驗(yàn)氣動(dòng)夾

2、緊裝置的控制面板作了設(shè)計(jì)和制作。該設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要以STC89C52單片機(jī)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(gòu)成。程序部分主要是在控制電路的基礎(chǔ)上通過(guò)編寫(xiě)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)操作及狀態(tài)的顯示。主要實(shí)現(xiàn)的功能包括執(zhí)行、計(jì)數(shù)、當(dāng)前狀態(tài)的LCD顯示。執(zhí)行的動(dòng)作包括機(jī)械手臂的伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)、抓取等。面板的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易操作，在單片機(jī)的控制下最終完成預(yù)期的動(dòng)作

3、，給學(xué)生以直觀的印象，達(dá)到教學(xué)演示的目的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 控制電路 機(jī)械手</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（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(jī)的發(fā)展背景3</p><p>　　1.2.1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域4</p><p>　　1.2.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.3 單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理及控制方案8</p><p>　　2.1 機(jī)械手的組成8</p><p>　　2.2 氣壓傳動(dòng)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(jié)構(gòu)原理10</p><p>　

6、　2.3.2 性能分析11</p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)機(jī)械手總體控制設(shè)計(jì)方案12</p><p>　　2.4.1 氣缸的控制設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.4.2 機(jī)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(jī)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(shù)參數(shù)17</p><p>　　3.2.3 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3 ULN2003雙極型線(xiàn)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(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 硬件電路設(shè)計(jì)軟件21</p><p>　　4.2 電路設(shè)計(jì)框圖22</p><p>　　4.3 單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.3.1 復(fù)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(shè)計(jì)24</p><p>　　4.5 信號(hào)輸入端的電路設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.6 LCD液晶顯示電路25</p><p>　　4.6.1 液晶顯示簡(jiǎn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與調(diào)試32</p><p>　　5.1 手動(dòng)子程序設(shè)計(jì)33</p><p>　

11、　5.2 LCD顯示程序流程設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.3 軟件調(diào)試34</p><p>　　5.3.1 面板實(shí)物介紹34</p><p>　　5.3.2 面板接線(xiàn)與通電35</p><p>　　5.3.3 面板調(diào)試36</p><p><b>　　第六章 結(jié)論39</b><

12、;/p><p><b>　　6.1 結(jié)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(xiàn)41</b></p><p>

13、<b>　　附錄A</b></p><p><b>　　附錄B</b></p><p><b>　　附件：光盤(pán)</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　單片機(jī)在一塊半導(dǎo)體材料上集成了CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等各種功能部件

14、，具有體積小、功耗低、價(jià)格便宜、功能強(qiáng)、可靠性好和使用方便靈活的特點(diǎn)。單片機(jī)在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、辦公自動(dòng)化以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　將單片機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)相結(jié)合，可以使工業(yè)自動(dòng)控制變得更方便、控制效果更佳。在機(jī)電一體化方面，單片機(jī)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(jī)在如此

15、廣泛的領(lǐng)域里獲得了應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類(lèi)型的單片機(jī)，其中MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)和高可靠性，占領(lǐng)了工業(yè)控制的主要市場(chǎng)。特別是在我國(guó)，MCS-51系列單片機(jī)已成為單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的主流。因此，我國(guó)大多高校都設(shè)立了有關(guān)單片機(jī)的課程。</p><p>　　“單片機(jī)原理與應(yīng)用”是機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)方向的技術(shù)基礎(chǔ)課，是其后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，是本專(zhuān)業(yè)方向的主干課程。此外，“單片機(jī)原

16、理與應(yīng)用”又是一門(mén)技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有重要的位置。</p><p>　　傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是預(yù)先由實(shí)驗(yàn)教師設(shè)計(jì)好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如程序設(shè)計(jì)、I／O口使用、中斷與定時(shí)器使用、顯示與鍵盤(pán)、串行口通信、A／D等。然后由學(xué)生照本宣科地重復(fù)，完成所謂教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，也不能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，甚至出現(xiàn)了學(xué)生

17、不作實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、抄襲他人程序和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的不良現(xiàn)象，學(xué)生普遍反映這種驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)收獲不大。為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)的人才需求，必須對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。為此設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。</p><p>　　本文對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)用機(jī)械手的控制系統(tǒng)作了一個(gè)設(shè)計(jì)：以單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心元件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。為后繼單片機(jī)教學(xué)提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)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(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，并且研究了當(dāng)前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，由此引出了此次設(shè)計(jì)的意義。第二章介紹的是機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及原理，并有針對(duì)性地提出控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第三章對(duì)相關(guān)元器件作了重點(diǎn)性介紹。第四章講的是具體的控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。第五章是程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。第六章是本設(shè)計(jì)最終的結(jié)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(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能

20、賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱(chēng)微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在這個(gè)裝置中，起著有如人類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正以前所未見(jiàn)的速度取代著傳統(tǒng)電子線(xiàn)路構(gòu)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(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、VCD、遙控器、游戲機(jī)、電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地融入我們每個(gè)人的生活之中。</p><p>　　單片機(jī)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(biāo)，給我們的生活帶來(lái)舒適和方便的同時(shí)，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(zhì)量。單片機(jī)按用途大體上可分為兩類(lèi)，一種是通用型單片機(jī)，另一種是專(zhuān)用型單片機(jī)。</p><p>　　1.2 單片機(jī)的發(fā)展背景</p><p>　　單片機(jī)也叫嵌入式微控制器，它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑，使計(jì)算機(jī)的用途從海量數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)展到智能化控制，它具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、使用

23、方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是單片機(jī)嵌入到對(duì)象環(huán)境、結(jié)構(gòu)、體系中作為其中的一個(gè)智能化控制單元，構(gòu)成各種嵌入式應(yīng)用的電路系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中包括了滿(mǎn)足對(duì)象要求的全部硬件電路和應(yīng)用軟件。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常分為3個(gè)層次，即單片機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如圖1.1所示。</p><p>　　1.2.1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p&g

24、t;　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇：</p><p>　　一、在智能儀器儀表的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、

25、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)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(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　二、在家用電器中的應(yīng)用</p><p>　　可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。</p>

26、<p>　　三、在工業(yè)控制中的應(yīng)用</p><p>　　用單片機(jī)可以構(gòu)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(xiàn)的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。</p><p>　　四、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和

27、通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話(huà)機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線(xiàn)通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話(huà)，集群移動(dòng)通信，無(wú)線(xiàn)電對(duì)講機(jī)等。</p><p>　　五、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等

28、。 </p><p>　　此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　1.2.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　單片機(jī)現(xiàn)在可以說(shuō)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)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(bǔ)

29、，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。</p><p>　　縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，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(jī)普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊

30、單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門(mén)狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶(hù)的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)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(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝

31、形式，其中SMD（表面封裝）越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)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(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金屬氧化物半導(dǎo)

32、體工藝）和CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)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(diǎn)，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)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(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，

33、兼容其結(jié)構(gòu)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(guó)臺(tái)灣的Winbond系列單片機(jī)。所以80C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡(jiǎn)指令集合（RISC）也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEX公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其底價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專(zhuān)用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局

34、面，走的是依存互補(bǔ)、相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p>　　1.3 單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀</p><p>　　目前，我國(guó)大部分院校都開(kāi)設(shè)了“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程，通過(guò)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)課程，使學(xué)生熟悉了單片機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的訓(xùn)練和一些簡(jiǎn)易單片機(jī)項(xiàng)目制作，掌握單片機(jī)指令系統(tǒng)、單片機(jī)原理、接口技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的基本技能，以及程序設(shè)計(jì)的基本思想、基本方法和技巧

35、，了解了單片機(jī)技術(shù)在家用電器以及自動(dòng)控制工程中的應(yīng)用，達(dá)到通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)課程能夠解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)目標(biāo)，并為后繼課程的打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重很大。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，最后是綜合性實(shí)驗(yàn)。由于單片機(jī)匯編語(yǔ)言的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是在字符方式下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較枯燥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示單調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果不佳，導(dǎo)致學(xué)生的綜合應(yīng)用能力不高，甚

36、至影響到后繼課程的學(xué)習(xí)。因此，采用哪些措施，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。為此，本文設(shè)計(jì)了一套能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。</p><p>　　單片機(jī)教學(xué)中普遍存在著一些問(wèn)題</p><p>　　1．單片機(jī)課程往往多以理論為主，實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)形式。實(shí)驗(yàn)也多是進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在普遍采用“實(shí)驗(yàn)箱

37、”，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)都是按指導(dǎo)書(shū)上現(xiàn)成的資料,編譯現(xiàn)成的程序,很少有同學(xué)去分析編程的原理和實(shí)驗(yàn)程序的流程,更談不上去修改和完善。對(duì)于單片機(jī)電路也只是按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)在實(shí)驗(yàn)箱上做簡(jiǎn)單的連線(xiàn),沒(méi)有一個(gè)整體的電氣原理圖概念,最終還是不會(huì)設(shè)計(jì)電路,甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂。但單片機(jī)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，只學(xué)習(xí)理論不做實(shí)驗(yàn)練習(xí)，很難真正地把單片機(jī)方面的知識(shí)理解掌握，很難真正成為單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的高級(jí)人才。</p><p>

38、　　2．學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)也存在著諸多限制，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室由于存在著場(chǎng)地和時(shí)間有限等問(wèn)題，學(xué)生除了上課外，平時(shí)很難有機(jī)會(huì)實(shí)踐。個(gè)人配備單片機(jī)編程實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，因成本較高，很多學(xué)生無(wú)法承受。同時(shí)一般單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱由于是成品，學(xué)生很難參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去，一般單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱也只是起驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的作用，學(xué)生動(dòng)手能力很難得到訓(xùn)練與提高。</p><p>　　3．教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用的單片機(jī)編程軟件都是封裝后發(fā)布，學(xué)習(xí)者根本不了解單片機(jī)編程器

39、的工作原理，對(duì)于大多數(shù)的編程器軟件只會(huì)簡(jiǎn)單的操作，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(duì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)作了設(shè)計(jì)，闡述了實(shí)驗(yàn)型機(jī)械手的要求和現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)對(duì)機(jī)械手工作原理的學(xué)習(xí)和了解，熟悉機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理。在現(xiàn)有機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)上，認(rèn)知實(shí)驗(yàn)型機(jī)械手控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，完成對(duì)機(jī)械手傳動(dòng)部分，執(zhí)行、驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制

40、的面板設(shè)計(jì)。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容：操作控制面板上的按鈕對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的左右旋轉(zhuǎn)、水平伸縮、上下升降、夾緊控制并能夠顯示當(dāng)前氣動(dòng)器件狀態(tài)：</p><p>　　1、了解機(jī)械裝置功能；</p><p>　　2、控制電路設(shè)計(jì)與制作；</p><p>　　3、控制電路的程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)

41、用控制面板的現(xiàn)實(shí)意義</p><p>　　科學(xué)發(fā)展觀為我國(guó)工程技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的道路，而機(jī)械手作為一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)名經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，這就對(duì)我們的教育培訓(xùn)部門(mén)提出了新的要求。因此為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，在現(xiàn)有的機(jī)械手的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出能夠驅(qū)動(dòng)控制的面板有著深遠(yuǎn)的科教意義。學(xué)生通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，在綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面能得到很大的鍛煉，對(duì)于提高學(xué)

42、生實(shí)際動(dòng)手能力、盡快適應(yīng)崗位能力要求具有很大幫助，也為后繼學(xué)習(xí)這些知識(shí)的學(xué)生提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)用機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理及控制方案</p><p>　　2.1 機(jī)械手的組成</p><p>　　實(shí)驗(yàn)機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢測(cè)裝置等組成。各系統(tǒng)之間的相互關(guān)系如圖2.1所示。</p><p>　　控

43、制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 抓取工件</p><p>　　圖2.1實(shí)驗(yàn)機(jī)械手的組成方框圖</p><p><b>　?。ㄒ唬﹫?zhí)行機(jī)構(gòu)</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(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件制造容易，故應(yīng)用廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，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(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)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(pán)等構(gòu)成，它是靠

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

47、負(fù)壓吸盤(pán)和電磁吸盤(pán)吸料，其吸盤(pán)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(shí)驗(yàn)用機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是采用的外卡夾持式，其傳力結(jié)構(gòu)是由方形SDAJ氣缸實(shí)現(xiàn)的，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾取，機(jī)械手可運(yùn)動(dòng)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(lái)調(diào)整被抓取物件的方位（即姿勢(shì)）。</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(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定位置。機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等）與驅(qū)動(dòng)源（如液壓、氣壓或電機(jī)等）相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各

49、種運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　按照抓取工件的要求，機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)用機(jī)械手手臂各種運(yùn)動(dòng)都是由氣缸來(lái)實(shí)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的

50、立柱通常為固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱(chēng)為可移式立柱。</p><p><b>　　5、機(jī)座</b></p><p>　　機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。</p><p><b>　　（二）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p

51、>　　在普通的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械的驅(qū)動(dòng)一般有氣壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電機(jī)傳動(dòng)等。本文名為實(shí)驗(yàn)氣動(dòng)夾緊裝置，顯然，采用的是氣壓傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)：輸出功率大；速度響應(yīng)高；結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)；成本低，使用方便。缺點(diǎn)：氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)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(gè)大氣壓）時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性；適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)

52、械手。</p><p><b>　?。ㄈ┛刂葡到y(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前機(jī)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(jī)械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)一般采用電氣控制，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息（如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間），同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)

53、出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　2.2 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖2.2 所示。整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)就是要對(duì)4 個(gè)氣缸的動(dòng)作進(jìn)行控制, 其中升降缸采用的是MSAL 型鋁合金迷你氣缸，氣動(dòng)手爪由方形SDAJ 系列氣缸實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作均是通過(guò)電磁閥控制進(jìn)出氣的方向達(dá)到控制效果。</p&

54、gt;<p>　　2.3 電磁閥 </p><p>　　2.3.1 電磁閥的結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　1、直動(dòng)式電磁閥  有常閉型和常開(kāi)型二種。常閉型斷電時(shí)呈關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)線(xiàn)圈通電時(shí)產(chǎn)生電磁力，使動(dòng)鐵芯克服彈簧力同靜鐵芯吸合直接開(kāi)啟閥，介質(zhì)呈通路；當(dāng)線(xiàn)圈斷電時(shí)電磁力消失，動(dòng)鐵芯在彈簧力的作用下復(fù)位，直接關(guān)閉閥口，介質(zhì)不通。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，在零壓差和

55、微真空下正常工作。常開(kāi)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(jié)構(gòu)圖）  2、分步直動(dòng)式電磁閥  該閥采用一次開(kāi)閥和二次開(kāi)閥連在一體，主閥和導(dǎo)閥分步使電磁力和壓差直接開(kāi)啟主閥口。當(dāng)線(xiàn)圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力使動(dòng)鐵芯　　和靜鐵芯吸合，導(dǎo)閥口開(kāi)啟而導(dǎo)閥口設(shè)在主閥口上，且動(dòng)鐵芯與主閥芯連在一起，此時(shí)主閥上腔的壓力通過(guò)導(dǎo)閥口卸荷，在壓力差和電磁力的同時(shí)作用下使主閥芯向上運(yùn)動(dòng)，開(kāi)啟主閥介質(zhì)流通。

56、當(dāng)線(xiàn)圈斷電時(shí)電磁力消失，此時(shí)動(dòng)鐵芯在自重和彈簧力的作用下關(guān)閉導(dǎo)閥孔，此時(shí)介質(zhì)在平衡孔中進(jìn)入主閥芯上腔，使上腔壓力升高，此時(shí)在彈簧復(fù)位和壓力的作用下關(guān)閉主閥，介質(zhì)斷流。結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠，在零壓差時(shí)工作也可靠。如：ZQDF，ZS，2W等。（圖2.3.2是典型結(jié)構(gòu)圖）  </p><p><b>　　圖2.3 電磁閥</b></p><p>　　3、

57、間接先導(dǎo)式電磁閥   該系列電磁閥由先導(dǎo)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(shí)，呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)線(xiàn)圈通電時(shí)，產(chǎn)生的磁力使動(dòng)鐵芯和靜鐵芯吸合，導(dǎo)閥口打開(kāi)，介質(zhì)流向出口，此時(shí)主閥芯上腔壓力減少，低于進(jìn)口側(cè)的壓力，形成壓差克服彈簧阻力而隨之向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到開(kāi)啟主閥口的目的，介質(zhì)流通。當(dāng)線(xiàn)圈斷電時(shí)，磁力消失，動(dòng)鐵芯在彈簧力作用下復(fù)位關(guān)閉先導(dǎo)口，此時(shí)介質(zhì)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(yùn)動(dòng)，關(guān)閉主閥口。常開(kāi)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(jié)構(gòu)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(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高

59、壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)　　可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)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(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過(guò)濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)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(kāi)關(guān)兩位控制；

60、條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開(kāi)閉時(shí)間調(diào)節(jié)。   注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響，電源電流和消耗功率應(yīng)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(dòng)時(shí)VA值較高。   二、可靠性   電磁閥分為常閉和常開(kāi)二種；一般選用常閉型，通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉；但在開(kāi)啟時(shí)間很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開(kāi)型了。&

61、#160;  壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說(shuō)我國(guó)還沒(méi)有電磁閥的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。   動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)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(shí)請(qǐng)選用防水型，工廠可以定做。   電磁閥的最高標(biāo)定公稱(chēng)壓力一

62、定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。   有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)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(yīng)的防爆產(chǎn)品。[2]   電磁閥的動(dòng)作是由繼電器來(lái)控制的。原理如圖2.4所示：當(dāng)繼電器通電時(shí)，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)的原理，繼電器的銜鐵吸合，則所對(duì)應(yīng)的</p><

63、p>　　圖 2.4 電磁閥原理圖</p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)機(jī)械手總體控制設(shè)計(jì)方案</p><p>　　機(jī)械手的控制面板的控制系統(tǒng)就相當(dāng)于人的大腦，它指揮機(jī)械手的動(dòng)作。機(jī)械手的工作順序、應(yīng)達(dá)到的位置。如手臂的升降、伸縮、回轉(zhuǎn)、手指的開(kāi)閉動(dòng)作，以及各個(gè)動(dòng)作的時(shí)間、當(dāng)前在狀態(tài)的LCD顯示等，都是通過(guò)控制面板的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的

64、主要內(nèi)容就是通過(guò)控制面板上的按鈕控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)完成工作行程。具體工作循環(huán)流程設(shè)計(jì)圖2.5所示：</p><p><b>　　步進(jìn)</b></p><p>　　初始位置手臂伸手臂下降手爪張開(kāi) 手爪夾緊</p><p><b>　　手臂上升</b></p><p>　　右 轉(zhuǎn)

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

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

67、<p>　　升，手爪閉合 </p><p>　　手爪張開(kāi) 手臂伸出、下降 左轉(zhuǎn) 手臂縮回、上升 </p><p>　　圖2.5 步進(jìn)、快進(jìn)流程圖</p><p>　　2.4.1 氣缸的控制設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖2.2所示由兩個(gè)液壓缸完成工件的夾緊和提升的動(dòng)作

68、，它們分別通過(guò)一對(duì)兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，機(jī)械手爪的升、降；機(jī)械手的伸縮缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的原理也基本相同。</p><p>　　2.4.2 機(jī)械手的控制要求</p><p>　　為了便于生產(chǎn)加工、維修、調(diào)整設(shè)置的工作方式選擇開(kāi)關(guān)。分為手動(dòng)和自動(dòng)操作，其中自動(dòng)操作中包括了：步進(jìn)和快進(jìn)兩種。</p><p>　　手動(dòng)操作：供維修用，即用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步動(dòng)

69、作單獨(dú)控制。例如，當(dāng)選擇手動(dòng)操作時(shí)，按下上升/下降按鈕，機(jī)械手在滿(mǎn)足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，其它動(dòng)作以此類(lèi)推。</p><p>　　復(fù)位：當(dāng)由于斷電或其它原因?qū)е聶C(jī)械手運(yùn)行中途停止時(shí)，再次通電將操作方式選擇置于回原位位置，按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手即可按最短路徑的原則返回到初始位置。</p><p>　　步進(jìn)：供試用，即按設(shè)計(jì)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(jìn)：正常使用時(shí)，為了提高工作效率而設(shè)計(jì)一步完成多個(gè)動(dòng)作。</p><p><b>　　主控制器和外圍器件</b></p><p>　　本控制面板設(shè)計(jì)的主控器件即控制的核心是單片機(jī)，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(jī)</p><p>　　AT

71、89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央 處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　圖3.1 AT89C52引腳功

72、能圖 如圖3.1所示，AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線(xiàn)，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 </p><p>　　AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP

73、及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)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(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM · 32個(gè)雙向I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM · 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷· 時(shí)鐘頻率0-24MHz · 2個(gè)串行中斷

74、 · 可編程UART串行通道 · 2個(gè)外部中斷源 · 共6個(gè)中斷源 · 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) · 3級(jí)加密位 · 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設(shè)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(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)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(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p><b>　　圖3.2 實(shí)物圖</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)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(jī)械開(kāi)關(guān)，它是用漆包銅線(xiàn)在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)線(xiàn)圈中流過(guò)電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場(chǎng)，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_(kāi)第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線(xiàn)圈斷

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

78、開(kāi)。</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(shù)參數(shù)</p><p>　　1. 額定工作電壓 　　</p><p>　　是指繼電器正常工作時(shí)線(xiàn)圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)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(xiàn)圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。 　</p><p>　　3. 吸合電流 　　</p><p>　　是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，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(duì)于線(xiàn)圈所加的工作電壓，一般不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線(xiàn)

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(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 　</p><p>　　5．觸點(diǎn)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(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。[6]</p><p>　　3.2.3 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)與繼電器的驅(qū)動(dòng)電路連接如圖3.5所示：由于單片機(jī)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(guò)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(qū)動(dòng)電路</p><p>　　3.3 ULN2003雙極型線(xiàn)性集成電路</p><p>　　ULN2003是一個(gè)單片高電壓、高電流的達(dá)林頓晶體管陣列集成電路。它是由7對(duì)NPN達(dá)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(zhuǎn)換感應(yīng)負(fù)載。單個(gè)達(dá)林頓對(duì)的集電極電流是500mA。達(dá)林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。此電路主要應(yīng)用

83、于繼電器驅(qū)動(dòng)器，字錘驅(qū)動(dòng)器，燈驅(qū)動(dòng)器，顯示驅(qū)動(dòng)器（LED氣體放電），線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器。</p><p><b>　　主要特點(diǎn)</b></p><p>　　* ULN2003的每對(duì)達(dá)林頓管都有串聯(lián)一個(gè)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(guān)態(tài)時(shí)承受50V的

84、電壓。</p><p>　　* 輸入和各種邏輯類(lèi)型兼容</p><p><b>　　* 繼電器驅(qū)動(dòng)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(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)輸出端

85、；</p><p>　　引腳10-16：脈沖信號(hào)輸出端，分別與引腳1-7一一對(duì)應(yīng)。</p><p>　　引腳9：該腳是內(nèi)部7個(gè)續(xù)流二極管負(fù)極的公共端，各個(gè)二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。用于感性負(fù)載時(shí)，該腳接負(fù)載電源正極，實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地，實(shí)際上就是達(dá)林頓管的集電極對(duì)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(gè)非門(mén)。非門(mén)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(gè)腳，一個(gè)電源、一個(gè)地，其余12個(gè)腳分別是6個(gè)非門(mén)的輸入端和輸出端。切記A表示信號(hào)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(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 硬件電路設(shè)計(jì)軟件</p><p>　　PROTEL 2004是專(zhuān)業(yè)的硬件電路設(shè)計(jì)軟件，有著強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性。主要包括電路設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)兩大模塊。</p><p>　　1、功能完備的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)</p><p>　　電路原理圖設(shè)計(jì)模塊

88、：包括用于原理圖設(shè)計(jì)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(bào)表的生成器。原理圖設(shè)計(jì)模塊支持層次化及模塊化設(shè)計(jì)，具有用戶(hù)指定的電氣檢查功能。還提供了豐富的元件庫(kù)，包括市場(chǎng)上生產(chǎn)的主要元器件，還可根據(jù)個(gè)人需要?jiǎng)?chuàng)建元件。</p><p>　　2、功能強(qiáng)大的PCB印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)</p><p>　　印刷電路板設(shè)計(jì)模塊：包括用于電路板設(shè)計(jì)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(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線(xiàn)器。PCB印刷電路板設(shè)計(jì)模塊具有完善的用戶(hù)信息交換平臺(tái)，強(qiáng)大的自動(dòng)化設(shè)計(jì)功能，多樣化的文件輸出，參數(shù)化設(shè)計(jì)特性等。其自動(dòng)布線(xiàn)系統(tǒng)是一個(gè)完全集成的無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線(xiàn)器，采用人工智能的全局布局方式。個(gè)人還可以根據(jù)自動(dòng)布線(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行局部調(diào)整與優(yōu)化。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)技巧</b></p><p>　　為了能夠快捷，準(zhǔn)確，高

90、速地完成控制面板的控制電路設(shè)計(jì)，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(gè)必不可少的步驟，在放置元器件時(shí)按Tab鍵可以對(duì)元器件的參數(shù)（名稱(chēng)、封裝等）進(jìn)行更改，這樣可以節(jié)約設(shè)置元件時(shí)間，還可以避免漏元件的封裝，減少下一個(gè)步驟出現(xiàn)錯(cuò)誤。</p><p>

91、<b>　?、趧?chuàng)建庫(kù)元件</b></p><p>　　一些在元件庫(kù)中找不到的元件，需要自己去創(chuàng)建，在進(jìn)行元件繪制用時(shí)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>　?、墼韴D布局技巧</b></p><p>　　在繪制原理圖過(guò)程中，對(duì)于比較復(fù)雜電路，連線(xiàn)一般比較多

92、，元器件比較多，可使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)來(lái)簡(jiǎn)化圖紙，一些不影響元件識(shí)別的屬性，不需要顯示出來(lái)，也可以隱藏起來(lái)，使圖片更為簡(jiǎn)潔。布局電路，盡量整齊緊湊，有連線(xiàn)的元件盡量放在一起使線(xiàn)路更短，減少線(xiàn)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(xiàn)也比較多，可以減少連線(xiàn)交叉，也美觀。</p><p><b>　　④連線(xiàn)技巧</b></p><p>　　在進(jìn)行連線(xiàn)時(shí)鼠標(biāo)應(yīng)在元

93、件管腳的最頂端，當(dāng)鼠標(biāo)出現(xiàn)一個(gè)黑×的時(shí)候開(kāi)始連線(xiàn)，比較容易出現(xiàn)一些看起來(lái)連接上了，實(shí)際沒(méi)有連接上的短線(xiàn)情況。連線(xiàn)盡量直接，做到一根線(xiàn)一次連接到底，線(xiàn)路盡量短，布局會(huì)比較緊湊。[8][9][10]</p><p>　　4.2 電路設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　圖4.1 電路設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b></

94、p><p>　　本電路是由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線(xiàn)編程功能，功耗低。驅(qū)動(dòng)部分主要是靠繼電器的銜鐵的吸合與斷開(kāi)給來(lái)給8個(gè)電磁閥上電，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作。信號(hào)輸入端是為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的工作方式設(shè)立的。主要是通過(guò)單片機(jī)監(jiān)視P0的各個(gè)口有無(wú)信號(hào)輸入，先前編好的程序會(huì)結(jié)合P0口的信號(hào)輸入情況給驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的單步動(dòng)作；P2口是本控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的核心，主要是通過(guò)編寫(xiě)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(dāng)前的工作狀態(tài)。</p><p>　　硬件的結(jié)構(gòu)和可靠性直接影響著整個(gè)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(jī)最小電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 復(fù)位電路</p><p>　　在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，有時(shí)可能對(duì)系統(tǒng)需要進(jìn)行復(fù)位，為了避免對(duì)硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和

96、斷電造成的損害，設(shè)計(jì)了手動(dòng)的復(fù)位電路。如圖4.2所示。這種電路的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中需要復(fù)位時(shí)，只需使開(kāi)關(guān)閉合，在RST端就會(huì)出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平信號(hào)，從而使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。</p><p><b>　　圖4.2 復(fù)位電路</b></p><p>　　4.3.2 晶振電路</p><p>　　單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能進(jìn)行工作。MCS-5

97、1系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)的內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。圖4.3就是內(nèi)部時(shí)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(shè)計(jì)就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個(gè)電容的作用有兩個(gè)：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(duì)振蕩器的頻率起到微調(diào)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(shè)計(jì)</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(shè)計(jì)。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(lái)決定選擇何種工作方式。1次表示手動(dòng)，2次表示步進(jìn)，3次表示快進(jìn)。</p><p>　　4.5 信號(hào)輸入端的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　信號(hào)輸入端是基于手動(dòng)的工作方式下使用的。圖4.5中的B1、B2、B3、B4為3工位開(kāi)關(guān)，一般處于斷開(kāi)狀態(tài)既開(kāi)關(guān)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(duì)芯片產(chǎn)生的干擾 ； 保護(hù)cmo

100、s內(nèi)的保護(hù)二極管,一般電流不大于10mA。 </p><p>　　圖4.5 開(kāi)關(guān)接線(xiàn)圖</p><p>　　4.6 LCD液晶顯示電路</p><p>　　4.6.1 液晶顯示簡(jiǎn)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(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)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(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。</p><p><b>　　2. 字符顯示</b></p><p>　　用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8&#

102、215;8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)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(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)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(yīng)用中并無(wú)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(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)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(shuō)明標(biāo)</p>

105、<p><b>　　引腳接口說(shuō)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行

106、讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，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(xiàn)。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)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(shuō)明</p><p><b>　　續(xù)表4.2</b></p><p>　　4.6.3 顯示電路設(shè)計(jì)</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(dòng)變阻在這邊起

108、到背光的作用，用以調(diào)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(jī)提供5V的穩(wěn)定電壓，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作?？紤]到實(shí)驗(yàn)時(shí)方便拆卸和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，我選擇了采用USB接口直接去計(jì)算機(jī)相連的方式。如圖4.8所示，開(kāi)關(guān)S4是控制系統(tǒng)的總開(kāi)關(guān)，它控制著單片機(jī)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(jī)上，P0口接信號(hào)輸入模塊，P1口接LCD顯示電路，P2口接繼電器的驅(qū)動(dòng)電路，再添上晶振、復(fù)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(gè)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。</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(dòng)生成的。生成后的元器件封裝的排列錯(cuò)亂復(fù)雜，為了讓圖板清楚好看，在生成后必須自動(dòng)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(guò)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(lái)也比較舒心。</p><p>　　排樣完成后還要布線(xiàn)，我采用的自動(dòng)布線(xiàn)。在自動(dòng)布線(xiàn)之前還要做些準(zhǔn)備工作：設(shè)置線(xiàn)的粗細(xì)，尤其的電源線(xiàn)和地線(xiàn)要加粗。自動(dòng)布線(xiàn)完成后板面的走線(xiàn)還是比較亂，所以還要手動(dòng)調(diào)整。為了修改方便，我們必須一個(gè)圖層一個(gè)圖層地修改，這樣才能確保走線(xiàn)無(wú)誤。最終完成的PCB圖在圖4.10中也已經(jīng)展現(xiàn)出來(lái)。<

112、;/p><p>　　圖4.10完整PCB圖</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試</b></p><p>　　軟件的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在整體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進(jìn)行主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)，最后連接起來(lái)成為一個(gè)完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。</p>

113、<p>　　圖5.1是程序設(shè)計(jì)的總體流程圖</p><p><b>　　開(kāi)始</b></p><p>　　P3.0按下？ N 消除抖動(dòng)</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(jìn) P3.0按下的次數(shù)A 快進(jìn) </p><p><b>　　A=1</b></p><p>　　延時(shí)子程序

115、手動(dòng) 延時(shí)子程序</p><p><b>　　結(jié)束</b></p><p><b>　　圖5.1 流程總圖</b></p><p>　　5.1 手動(dòng)子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　手動(dòng)子程序的設(shè)計(jì)思想是讀出P0口各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，然后判斷出哪一個(gè)繼電器應(yīng)該得電，最好給P2口賦值，讓