機械手畢業(yè)設(shè)計說明書 (2)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　課題名稱 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　專 業(yè) </p>&

2、lt;p>　　班 級 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言----------------------------------------------------------- 2</p><p&g

3、t;　　摘要----------------------------------------------------------- 3</p><p>　　前言-------------------------------------------------- 5</p><p>　　1.1 機械手的概述------------------------------------- 5<

4、/p><p>　　第二章 總體方案的設(shè)計---------------- 7</p><p>　　2.1 設(shè)計要求---------------------------------------- </p><p>　　2.2 基本設(shè)計思路------------------------ 8</p><p><b>　　2.3&

5、lt;/b></p><p><b>　　第三章 </b></p><p>　　3.1塑料及其分類 ------------------------------------------- 10</p><p>　　3.2殼體塑料選材途徑及注意點--------------------------------- 10</p>

6、;<p>　　3.3注塑模的工作原理及應(yīng)用----------------------------------- 12</p><p>　　3.4旋鈕外殼注塑成型及其存在的主要問題----------------------- 13</p><p>　　3.5電火花成型機加工旋鈕型腔--------------------------------- 15</p>

7、<p>　　第四章 Mastercam構(gòu)圖的方法---------------------------------- 17</p><p>　　4.1常用的實體建模法---------------------------------------- 17</p><p>　　第五章 用Mastercam繪制旋鈕的外形--------------------------

8、-- 18</p><p>　　5.1繪制旋鈕模型-------------------------------------------- 18</p><p>　　第六章 Mastercam刀具庫設(shè)定方法------------------------------ 21</p><p>　　6.1銑削刀具庫的建立----------------------

9、------------------ 21</p><p>　　6.2刀具的發(fā)展及其選擇-------------------------------------- 24</p><p>　　第七章 Mastercam刀具軌跡仿真-------------------------------- 28</p><p>　　7.1刀具軌跡的仿真--------

10、----------------------------------- 28</p><p>　　7.2程序的仿真----------------------------------------------- 30</p><p>　　第八章 Mastercam程序的后置處理------------------------------ 32</p><p>

11、;　　8.1后置處理文件-------------------------------------------- 32</p><p>　　8.2后處理文件編輯的一般規(guī)則-------------------------------- 34</p><p>　　8.3機床參數(shù)的定義------------------------------------------ 34</p&

12、gt;<p>　　8.4結(jié)論--------------------------------------------------- 34</p><p>　　第九章 Mastercam程序---------------------------------------- 35</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計總結(jié)------------------------------

13、-------------------- 39</p><p>　　參考文獻------------------------------------------------------- 41</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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)和計算機技等科學(xué)領(lǐng)域，是一門

14、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</p><p>　　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 ，文章中介紹了機械手</p><p><b>　　的設(shè)計理論與方法。</b></p><p>　　本設(shè)計以AT89C51 單片機為核心，采用LMD18200 電機控制芯片達到控制直流</p><p&g

15、t;　　電機的啟停、速度和方向，完成了篩選機械手基本要求和發(fā)揮部分的要求。在篩</p><p>　　選機械手設(shè)計中，采用了PWM 技術(shù)對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精</p><p><b>　　確調(diào)速的目的。</b></p><p>　　【關(guān)鍵詞】：篩選機械手，AT89C51 單片機，LMD18200 電機控制芯片，PWM</p

16、><p><b>　　技術(shù)，電機控制。</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 機械手概述</b></p><p>　　機械化、自動化已成在現(xiàn)代工業(yè)中突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自</p><p>　　

17、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</p><p>　　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)。</p><p>　　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</p><p>　　的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機械手或通用機械手）。</p><p>　　機械手是一種具有人體上肢

18、的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機械</p><p>　　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</p><p>　　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</p><p><b>　　手。</b></p><p>　　簡而言之，機械手就是用機器代替人

19、手，把工件由某個地方移向指定的工作</p><p>　　位置，或按照工作要求以操縱工件進行加工。</p><p>　　機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手，也即本文所</p><p>　　研究的對象。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要</p><p>　　編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它是除具備普通機

20、械的物理性能之外，還具備</p><p>　　通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機</p><p>　?。∕anipulator）。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機械</p><p>　　手，主要附屬于自動機床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這</p><p>　　種機械手在國外通

21、常被稱之為“Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機</p><p>　　驅(qū)動。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。</p><p>　　機械手按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型，其中關(guān)節(jié)型機械手以其結(jié)構(gòu)</p><p>　　緊湊，所占空間體積小，相對工作空間最大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物</p><p>　

22、　等這樣一些特點，成為機械手中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　要機械手像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、</p><p>　　臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機構(gòu)——執(zhí)行機構(gòu)；像肌肉那樣使手臂驅(qū)動－傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了運動的</p><p>　　機械手的性能。一般而言，機械手通常就是由執(zhí)

23、行機構(gòu)、驅(qū)動－傳動系統(tǒng)和控制</p><p>　　系統(tǒng)這三部分組成，如圖 1-1 所示。</p><p>　　圖1-1 機械手的一般組成</p><p>　　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</p><p>　　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</p>&

24、lt;p>　　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，</p><p>　　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</p><p>　　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。</p><p>　　它們之間的相互關(guān)系如圖1-2 所示。</p><p

25、>　　機械手的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動－傳動系統(tǒng)組成。執(zhí)行機構(gòu)是機械</p><p>　　手賴以完成工作任務(wù)的實體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動－傳動系統(tǒng)提供動</p><p>　　力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動－傳動系統(tǒng)主要包括驅(qū)動機構(gòu)和傳動</p><p>　　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</p&

26、gt;<p>　　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。有的文獻則把機械手分為機</p><p>　　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</p><p>　　(Manipulator)，相當于本文中的執(zhí)行機構(gòu)部分。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計</b></p><

27、;p><b>　　2.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　生產(chǎn)線上有紅黑兩種直徑為2cm 厚1cm 的圓鐵片，設(shè)計一種機械手，該手能</p><p>　　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/</p><p>　　右行、放松/夾緊幾個運行方式。并要求機械手有判別鐵片顏色的功能，且能準確</p&

28、gt;<p>　　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</p><p>　　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</p><p><b>　　停止。</b></p><p>　　2.2 基本設(shè)計思路</p><p><b>　　總

29、體設(shè)計框圖如下：</b></p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計框圖</p><p><b>　　2.2.1 CPU</b></p><p>　　CPU 部分有兩種選擇:單片機控制和PLC 控制。</p><p>　　2.2.2 傳動機構(gòu)</p><p>　　傳動機構(gòu)種類繁多，常見的有

30、齒輪傳動、齒條傳動、絲桿傳動、鏈條傳動。</p><p>　　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</p><p>　　帶負載能力。對機械手的傳動機構(gòu)的一般要求有：</p><p>　?。?）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；</p><p>　?。?）傳動剛度大，即由驅(qū)動器的輸出軸

31、到連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸在相同的扭矩時角</p><p>　　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；</p><p>　?。?）回差要小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時空行程要小，這樣可以得到較高的位置控</p><p><b>　　制精度；</b></p><p>　?。?）壽命長、價格低。</p>

32、<p><b>　　2.2.3 機械手</b></p><p><b>　　1.機械手的組成</b></p><p>　　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。</p><p><b>　?。?）執(zhí)行機構(gòu)</b></p><p>　　1) 手腕 手腕

33、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</p><p><b>　　位和姿態(tài)。</b></p><p>　　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</p><p>　　成，用來改變末端執(zhí)行器的位置。</p><p>　　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

34、為固定式</p><p><b>　　和移動式兩類。</b></p><p><b>　?。?）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)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</p><p>　　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<

35、/p><p>　　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</p><p>　　序列；策略級將基本動作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標協(xié)調(diào)變化的規(guī)律，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系</p><p>　　統(tǒng)；執(zhí)行級給出各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令。</p><p><b>　?。?）驅(qū)動系統(tǒng)</b></p><

36、p>　　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</p><p>　　裝置。常用的由電氣、液壓、氣動和機械等四種驅(qū)動方式。</p><p>　　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），</p><p>　　用以檢測其運動位置和工作狀態(tài)。</p><p><b>　　2.機

37、械手的分類</b></p><p>　　機械手按坐標形式、控制方式、驅(qū)動方式和信號輸入方式四種分類方法。</p><p><b>　?。?）按坐標形式分</b></p><p>　　坐標形式是指執(zhí)行機構(gòu)的手臂在運動時所取的參考坐標系的形式。</p><p>　　1) 直角坐標式 直角坐標機械手的末端執(zhí)行器在空

38、間位置的改變式通過三</p><p>　　個互相垂直的軸線移動來實現(xiàn)的，即沿X 軸的縱向移動、沿Y 軸的橫向</p><p>　　移動及沿Z 軸的升降。這種機械手位置精度最高，控制無耦合，比較簡單，</p><p>　　避障性好，但結(jié)構(gòu)較龐大，動作范圍小，靈活性差。</p><p>　　2) 圓柱坐標式 圓柱坐標機械手是通過兩個移動和一個轉(zhuǎn)動

39、來實現(xiàn)末端執(zhí)</p><p>　　行器空間位置的改變，其手臂的運動由在垂直立柱的平面伸縮和沿立柱升</p><p>　　降兩個直線運動及手臂繞立柱轉(zhuǎn)動復(fù)合而成。這種機械手位置精度較高，</p><p>　　控制簡單，避障性好，但結(jié)構(gòu)也較龐大。</p><p>　　3) 極坐標式 極坐標機械手的運動式由一個直線運動和兩個轉(zhuǎn)動組成，即沿</

40、p><p>　　手臂方向X 的伸縮，繞Y 軸的俯仰和繞Z 軸的回轉(zhuǎn)。這種機械手占地面</p><p>　　積小，結(jié)構(gòu)緊湊，位置精度尚可，但避障性差，有平衡問題。</p><p>　　4) 關(guān)節(jié)坐標式 關(guān)節(jié)坐標機械手主要是由立柱、大臂和小臂組成，立柱繞Z</p><p>　　軸旋轉(zhuǎn)，形成腰關(guān)節(jié)，立柱和大臂形成肩關(guān)節(jié)，大臂和小臂形成肘關(guān)節(jié)，</

41、p><p>　　大臂和小臂作俯仰運動。這種機械手工作范圍大，動作靈活，避障性好，</p><p>　　但位置精度低，有平衡問題，控制耦合比較復(fù)雜，目前應(yīng)用越來越多。</p><p><b>　?。?）按控制方式分</b></p><p>　　1) 點位控制 采用點位控制的機械手，其運動為空間點到點之間的直線運</p&g

42、t;<p>　　動，不涉及兩點之間的移動軌跡，只在目標點處控制機械手末端執(zhí)行器</p><p>　　的位置和姿態(tài)。這種控制方式簡單，適用于上下料、點焊等作業(yè)。</p><p>　　2) 連續(xù)軌跡控制 采用連續(xù)軌跡控制的機械手，其運動軌跡可以是空間的</p><p>　　任意連續(xù)曲線。機器人在空間的整個運動過程都要控制，末端執(zhí)行器在</p>

43、<p>　　空間任何位置都可以控制姿態(tài)。</p><p><b>　?。?）按驅(qū)動方式分</b></p><p>　　1) 電力驅(qū)動 電力驅(qū)動式目前采用最多的一種。早期多采用步進電機驅(qū)</p><p>　　動，后來發(fā)展了直流伺服電動機，現(xiàn)在交流伺服電動機的應(yīng)用也得到了</p><p>　　迅速發(fā)展。這類驅(qū)動單

44、元可以直接驅(qū)動機構(gòu)運動，也可以通過諧波減速</p><p>　　器裝置減速后驅(qū)動機構(gòu)運動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。</p><p>　　2) 液壓驅(qū)動 液壓驅(qū)動的機械手具有很大的抓起能力，可抓取質(zhì)量達上百</p><p>　　公斤的物體，油壓可達7MPa，液壓傳動平穩(wěn)，動作靈敏，但對密封性</p><p>　　要求較高，不宜在高溫或低溫現(xiàn)場工作，需配備

45、一套液壓系統(tǒng)。</p><p>　　3) 氣壓驅(qū)動 氣壓驅(qū)動的機械手結(jié)構(gòu)簡單，動作迅速，價格低廉，由于空</p><p>　　氣可壓縮性，導(dǎo)致工作速度穩(wěn)定性差，氣源壓力一般為0.7MPa，因此抓</p><p>　　取力小，只能抓取重量為幾公斤到十幾公斤的物體。</p><p>　　（4）按信號輸入方式分</p><p&g

46、t;　　1) 人操作機械手 是一種由操作人員直接進行操作的具有幾個自由度的</p><p><b>　　機械手。</b></p><p>　　2) 固定程序操作機械手 按預(yù)先規(guī)定的順序、條件和位置，逐步地重復(fù)執(zhí)</p><p>　　行給定的作業(yè)任務(wù)的機械手。</p><p>　　3) 可變程序操作機械手 它與固定程序機械

47、手基本相同，但其工作次序等</p><p><b>　　信息易于修改。</b></p><p>　　4) 程序控制機械手 它的作業(yè)指令是由計算機程序向機械手提供的，其控</p><p>　　制方式與數(shù)控機床一樣。</p><p>　　5) 示教再現(xiàn)機械手 這類機械手能夠按照記憶裝置存儲的信息來復(fù)現(xiàn)由</p>

48、<p>　　人示教的動作，其示教動作可自動地重復(fù)執(zhí)行。</p><p>　　6) 智能機械手 采用傳感器來感知工作環(huán)境或工作條件的變化，并借助其</p><p>　　自身的決策能力，完成相應(yīng)的工作任務(wù)。</p><p>　　2.2.4 抓取機構(gòu)</p><p>　　抓取機構(gòu)是機械手執(zhí)行工作的裝置，可安裝夾持器、工具、傳感器等。抓取

49、</p><p>　　機構(gòu)可分為機械夾緊、真空抽吸、液壓夾緊、磁力吸附等。</p><p>　　2.2.5 機械手的驅(qū)動方式</p><p>　　該機械手一共具有三個獨立的運動關(guān)節(jié)，連同末端機械手的運動，一共需要</p><p>　　三個動力源。機械手常用的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電機驅(qū)動三種類型。</p><p&g

50、t;　　這三種方法各有所長，各種驅(qū)動方式的特點見表：</p><p><b>　　方便 較復(fù)雜</b></p><p>　　表2-1 三種驅(qū)動方式的特點對照</p><p>　　機械手驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機械手的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有：</p><p>　?。?） 驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率

51、也要高；</p><p>　　（2） 反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進行頻</p><p>　　繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換；</p><p>　?。?） 驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要??；</p><p><b>　　（4） 安全可靠；</b></p><p>　　

52、（5） 操作和維護方便；</p><p>　?。?） 對環(huán)境無污染，噪聲要?。?lt;/p><p>　?。?） 經(jīng)濟上合理。</p><p>　　2.2.6 設(shè)計方案的定型</p><p><b>　　1.CPU 的選擇</b></p><p>　　由于單片機體積小，價格便宜且具有高穩(wěn)定性和很強的抗干

53、擾能力，因此本</p><p>　　設(shè)計中用單片機取代PLC 控制。</p><p>　　2.機械手坐標形式的選擇</p><p>　　由于本設(shè)計中精度要求較高，首先排除了極坐標式和關(guān)節(jié)坐標式，而且它們</p><p>　　還存在平衡問題，直角坐標式靈活性差，不利于提高工作效率。因此為了使其工</p><p>　　作方

54、式更加簡單直觀，機械手坐標類型選擇為圓柱坐標機械手。</p><p><b>　　3.傳動機構(gòu)的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計要求傳動方式為電機的轉(zhuǎn)動帶動機械手臂的上下、左右移動，即圓周</p><p>　　運動轉(zhuǎn)換為直線運動，首先排除了帶傳動。與此同時，由于設(shè)計精度要求較高，</p><p>　　所以鏈條傳動

55、也不作考慮。剩下絲桿傳動和齒輪傳動，從零件的加工方面考慮，</p><p>　　最終確定了加工較為簡單的齒輪傳動。</p><p><b>　　4.抓取機構(gòu)的選擇</b></p><p>　　目前工業(yè)上較長采用的抓取機構(gòu)為手爪。但是本次設(shè)計要求的工件為直徑2cm厚1cm 的圓形鐵片，抓取精度要求高，操作難度較大。考慮到材質(zhì)，因此選</p&

56、gt;<p>　　擇了電磁閥作為抓取機構(gòu)。通過電磁閥的通斷來控制工件的抓取和放下，操作方</p><p><b>　　便。</b></p><p><b>　　5.驅(qū)動方式的選擇</b></p><p>　　在選擇驅(qū)動方式階段，我首先考慮的是液壓、氣壓傳動，但方案存在一定缺</p><p&

57、gt;　　陷。其中，液壓裝置體積太過龐大，需要專門配置一套液壓系統(tǒng)，且對密封性要</p><p>　　求高，不宜在高溫、低溫下工作。而氣壓傳動由于空氣的可壓縮性導(dǎo)致工作速度、</p><p>　　穩(wěn)定性較差，且有一定噪音。電機選擇相對較為簡單，由于步進電機有步距角誤</p><p>　　差，機械手在齒輪傳動和擺動時會進一步放大該誤差，因此選擇伺服電機驅(qū)動。</

58、p><p>　　3 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 機械手尺寸的確定</p><p>　　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</p><p>　　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</p><p>　　距離長為170mm，機械手3D 圖如下：</p><p>　　

59、圖3-1 機械手3D 圖</p><p>　　3.2 傳動部分設(shè)計</p><p>　?。?） 機械手是有三臺伺服電機驅(qū)動：電機M1 控制大臂在Z 軸旋轉(zhuǎn)擺動，電</p><p>　　機M2 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。</p><p>　　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

60、正反轉(zhuǎn)來</p><p>　　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</p><p>　　在相互間的干擾，從而增強了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?） 具體傳動環(huán)節(jié)：基座部分裝有服電機M1，通過齒輪傳動控制大臂旋轉(zhuǎn)，</p><p>　　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

61、控制</p><p>　　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</p><p>　　動控制末端執(zhí)行器的上下移動。</p><p><b>　?。?） 伺服電機</b></p><p>　　一個伺服電機內(nèi)部包括了一個小型直流馬達；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)</p><p

62、>　　電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達提供了原始動力，帶動</p><p>　　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</p><p>　　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</p><p>　　圖3-2 伺服電機圖</p><p>　　（4）微行伺服馬達的

63、工作原理</p><p>　　一個微型伺服馬達是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示：</p><p>　　圖3-3 伺服電機原理圖</p><p>　　減速齒輪組由馬達驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢</p><p>　　測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其</p>

64、<p>　　與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達正向或反向地轉(zhuǎn)動，使</p><p>　　齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達到使伺服馬達精確定位的目的。</p><p>　　（5）伺服馬達的控制</p><p>　　標準的微型伺服馬達有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用</p><p&

65、gt;　　于提供內(nèi)部的直流馬達及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V—6V 之間，該</p><p>　　電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達會產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達在重負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。</p><p>　　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</p><p>　　—

66、2ms 之間，而低電平時間應(yīng)在5ms 到20ms 之間，并不很嚴格，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的輸出臂位置的關(guān)系：</p><p>　?。?）選用的伺服馬達</p><p>　　我選用的伺服馬達為TowPro 的，型號為SG303。其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　轉(zhuǎn)速：0.23 秒／60 度。</p>

67、<p>　　? 力矩：3.2kg?cm。</p><p>　　? 尺寸：40.4mm×19.8mm×36mm。</p><p>　　? 重量：0.6kg。</p><p>　　? 12V 和24V 電源供電。</p><p>　　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?？刂普?/p>

68、脈沖寬度如下：</p><p><b>　?。?）增量式編碼器</b></p><p>　　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。</p><p>　　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</p><p>　　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

69、</p><p>　　“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采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”。</p><p>　　按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)</p><p>　　換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移</p><p&

70、gt;　　的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與</p><p>　　測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當編碼</p><p>　　器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼</p><p&

71、gt;　　器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而</p><p>　　丟失脈沖，不然，計數(shù)設(shè)備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道</p><p>　　的，只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。</p><p>　　解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設(shè)</p><p>　　備

72、的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就</p><p>　　有每次操作先找參考點，開機找零等方法。</p><p>　　比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都</p><p>　　能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。</p><p><b>　　增量式編碼器特

73、點：</b></p><p>　　增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計數(shù)起點任意設(shè)定，可實現(xiàn)多</p><p>　　圈無限累加和測量。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的</p><p>　　線數(shù)決定。需要提高分辨率時，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進行倍頻或更換高分辨率編碼器。</p><p&g

74、t;<b>　?。?）絲桿及螺母副</b></p><p>　　(1).主要確定絲桿的外徑d，及長度，選擇螺紋的類型，牙型角β，計算出螺</p><p>　　紋中徑d2，螺紋升角φ，定出螺距P，求出螺紋導(dǎo)程S?？捎孟率竭M行計算</p><p>　　此公式也用來計算齒輪等圓形零件的轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　i ----

75、--由電機軸到絲杠一級齒輪減速器的傳動比，</p><p><b>　　（10）滾動軸承</b></p><p>　　滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制定有國家標準，在機械設(shè)計中只需</p><p>　　根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型，尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　設(shè)計。

76、</b></p><p>　　按滾動軸承承受載荷的作用方向，常用軸承可分為三類，即徑向接觸軸承、</p><p>　　向心角接觸球軸承和軸向接觸軸承。</p><p>　　在機械手的設(shè)計中，通常使用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承和</p><p>　　推力球軸承的組合件。選擇軸承要根據(jù)它所支承的軸的粗度（一般軸徑的設(shè)計要&

77、lt;/p><p>　　先由計算的強度來確定基本尺寸，再根據(jù)GB/T2822-81 來選取標準尺寸，也可以</p><p>　　根據(jù)標準件如軸承等決定）來決定的，選定軸承后，還要進行軸承的壽命計算，</p><p>　　可以根據(jù)下面的經(jīng)驗公式來計算。</p><p><b>　　軸承的壽命：</b></p>&

78、lt;p>　　4 軟件電路部分設(shè)計</p><p>　　4.1 單片機的選擇</p><p>　　（1） 單片機的概念</p><p>　　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</p><p>　　在芯片內(nèi)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

79、。</p><p><b>　?。?） 單片機特點</b></p><p>　　1) 優(yōu)異的性能價格比。</p><p>　　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，內(nèi)部采</p><p>　　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</p><p>

80、;　　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</p><p><b>　　惡劣環(huán)境下工作。</b></p><p>　　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</p><p>　　豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O 口的邏輯操作及位處理功能，單片機的邏輯控制功</p><p>

81、;　　能及運行速度均高于同一檔次的微機。</p><p>　　4) 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　5) 單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置叫典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系</p><p><b>　　統(tǒng)。</b></p><p>　?。?） 單片機硬件結(jié)構(gòu)</p><p>

82、;　　1) 89C52 系列單片機基本配置如下：</p><p><b>　　a) 微處理器</b></p><p>　　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</p><p>　　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)，</p><p>　　還可以進行位變量

83、的處理。</p><p><b>　　b) 數(shù)據(jù)存儲器</b></p><p>　　片內(nèi)為128 個字節(jié)，片外最多可外擴至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、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲</p><p><b>　　器。</b></p><p><b&

84、gt;　　c) 程序存儲器</b></p><p>　　由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器</p><p>　　的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k 字節(jié)。</p><p><b>　　d) 中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　具有5 個中斷源，2

85、級中斷優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　e) 定時器/計數(shù)器</p><p>　　片內(nèi)有2 個16 位的定時器/計數(shù)器， 具有四種工作方式。</p><p><b>　　f) 串行口</b></p><p>　　1 個全雙工的串行口，具有四種工作方式。可用來進行串行通訊，擴展并行</p><p>　　

86、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</p><p><b>　　廣。</b></p><p>　　g) P1 口、P2 口、P3 口、P4 口</p><p>　　為4 個并行8 位I/O 口。</p><p>　　h) 特殊功能寄存器</p><p>　

87、　共有21 個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一</p><p>　　些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM 區(qū)。</p><p><b>　　2) 引腳及其功能</b></p><p>　　a) 電源及時鐘引腳</p><p>　　VCC：接+5V 電源正端；</p>

88、<p>　　VSS：接+5V 電源地端；</p><p>　　X1：接外部晶體振蕩器的一端；</p><p>　　X2：接外部晶體振蕩器的另一端。</p><p><b>　　b) 控制引腳</b></p><p>　　RESET：單片機上電復(fù)位端。</p><p>　　ALE：當訪問

89、外部存儲器時，ALE 一每機器周期兩次的信號輸出，用于</p><p>　　鎖存出現(xiàn)在P0 口的低8 位地址。</p><p>　　PSEN：為片外程序存儲器讀選通信號輸出端。</p><p>　　EA ：為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效。</p><p>　　c) 輸入/輸出引腳</p><p>　　P3 口

90、的第二功能：</p><p>　　P3.0：RXD，串行輸入通道；</p><p>　　P3.1：TXD，串行輸出通道；</p><p>　　P3.2：INT0，外部中斷0；</p><p>　　P3.3：INT1，外部中斷1；</p><p>　　P3.4：T0，計數(shù)器0 外部輸入；</p><p

91、>　　P3.5：T1，計數(shù)器1 外部輸入；</p><p>　　P3.6：WR ，外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通；</p><p>　　P3.7： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。</p><p>　　圖4-1 89c51 引腳圖</p><p>　　4.2 驅(qū)動芯片的選擇</p><p>　　在微機控制系統(tǒng)中，還要處理另一類

92、數(shù)字量，即開關(guān)信號、脈沖信號。</p><p>　　它們是以二進制的邏輯“1”和“0”，即電平的高和低出現(xiàn)的。如開關(guān)觸電</p><p>　　的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器和接觸器的吸合和釋放，馬達的啟</p><p>　　動和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉等，我們稱為開關(guān)量。開關(guān)</p><p>　　量所控制的執(zhí)行器所要求的控

93、制電壓一般都比較高，電流一般都較大，有的</p><p>　　是直流驅(qū)動，有的是交流驅(qū)動，必須根據(jù)具體對象采用適當?shù)慕涌凇ｉ_關(guān)量</p><p>　　的輸出接口實質(zhì)上是利用計算機做“弱電”控制“強電”。它需要解決兩個</p><p>　　重要問題：隔離和驅(qū)動。</p><p>　　用單片機控制各種各樣的高壓、大電流負載，如電動機、電磁鐵、繼電

94、</p><p>　　器、燈泡等時，不能用單片機的I/O 線來直接驅(qū)動。P0、P1、P2、P3 四個口</p><p>　　都可以做輸出口，但其驅(qū)動能力不同。P0 口的驅(qū)動能力較大，當其輸出高電</p><p>　　平時，可提供400 m A的電流；當其輸出低電平（0.45V）時，則可提供3.2mA</p><p>　　的灌電流，如低電平允許

95、提高，灌電流會相應(yīng)加大。P1、P2、P3 口的每一位只能</p><p>　　驅(qū)動四個LSTTL，即可提供的電流只有P0 口的一半。所以，用低電平輸出可獲得</p><p>　　比高電平輸出更大的驅(qū)動能力。目前，一些MCS-51 系列單片機的引腳驅(qū)動能力有所提高，如89C2051，一些引腳可提供20mA 的灌入電流。但大多數(shù)場合，單片機I/O 口的驅(qū)動能力是不夠的，必須通過各種驅(qū)動電路的開

96、關(guān)電路來提高驅(qū)動能力。</p><p>　　4.2.1 電機驅(qū)動芯片LMD18200 原理及應(yīng)用</p><p>　　LMD18200 是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動機驅(qū)動的H 橋組件。同一芯片上集成有CMOS 控制電路和DMOS 功率器件，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構(gòu)成一個完整的運動控制系統(tǒng)。LMD18200 廣泛應(yīng)用于打印機、機器人和各種自動化控制領(lǐng)域。

97、下面介紹 LMD18200 芯片的結(jié)構(gòu)、原理及其典型應(yīng)用。</p><p><b>　?。?）主要性能</b></p><p>　　峰值輸出電流高達6A，連續(xù)輸出電流達3A；</p><p>　　工作電壓高達55V；</p><p>　　Low RDS(ON) typically 0.3W per switch；<

98、/p><p>　　TTL/CMOS 兼容電平的輸入；</p><p>　　無 “shoot-through” 電流；</p><p>　　具有溫度報警和過熱與短路保護功能；</p><p>　　芯片結(jié)溫達145℃，結(jié)溫達170℃時，芯片關(guān)斷；</p><p>　　具有良好的抗干擾性。</p><p>

99、;<b>　?。?） 典型應(yīng)用</b></p><p>　　l 驅(qū)動直流電機、步機電機</p><p>　　l 伺服機構(gòu)系統(tǒng)位置與轉(zhuǎn)速</p><p>　　l 應(yīng)用于機器人控制系統(tǒng)</p><p>　　l 應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)</p><p>　　l 應(yīng)用于電腦打印機與繪圖儀</p>

100、<p>　?。?） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳說明</p><p>　　LMD18200 外形結(jié)構(gòu)如圖1 所示，內(nèi)部電路框圖2 如圖所示。它有11 個引腳,采用TO-220 和雙列直插式封裝。</p><p><b>　　各引腳的功能如下</b></p><p>　　LMD18200 工作原理：</p><p>　　內(nèi)部集

101、成了四個DMOS 管，組成一個標準的H 型驅(qū)動橋。通過充電泵電路為上</p><p>　　橋臂的2 個開關(guān)管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個300kHz 左右的工作頻率。</p><p>　　可在引腳1、11 外接電容形成第二個充電泵電路，外接電容越大，向開關(guān)管柵極</p><p>　　輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時間越短，工作頻率可以更高。引腳 2、<

102、;/p><p>　　10 接直流電機電樞，正轉(zhuǎn)時電流的方向應(yīng)該從引腳步到引腳10；反轉(zhuǎn)時電流的方向應(yīng)該從引腳10 到引腳2。電流檢測輸出引腳8 可以接一個對地電阻，通過電阻來輸出過流情況。內(nèi)部保護電路設(shè)置的過電流閾值為10A，當超過該值時會自動封鎖輸出，并周期性的自動恢復(fù)輸出。如果過電流持續(xù)時間較長，過熱保護將關(guān)閉整個輸出。過熱信號還可通過引腳9 輸出，當結(jié)溫達到145 度時引腳9 有輸出信號。</p>

103、<p><b>　　4、 典型應(yīng)用</b></p><p>　　LMD18200 典型應(yīng)用電路如圖3 所示。</p><p>　　LMD18200 提供雙極性驅(qū)動方式和單極性驅(qū)動方式。雙極性驅(qū)動是指在一個PWM 周期里，電動機電樞的電壓極性呈正負變化。雙極性可逆系統(tǒng)雖然有低速運行平穩(wěn)性的優(yōu)點，但也存在著電流波動大，功率損耗較大的缺點，尤其是必須增加死區(qū)來避

104、免開關(guān)管直通的危險，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電動機的控制。本文中將介紹單極性可逆驅(qū)動方式。單極性驅(qū)動方式是指在一個PWM周期內(nèi),電動機電樞只承受單極性的電壓。</p><p>　　該應(yīng)用電路是Motorola 68332CPU 與LMD18200 接口例子，它們組成了一個單極性驅(qū)動直流電機的閉環(huán)控制電路。在這個電路中，PWM 控制信號是通過引腳5 輸入的，而轉(zhuǎn)向信號則通過引腳3 輸入。根據(jù)PW

105、M 控制信號的占空比來決定直流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。采用一個增量型光電編碼器來反饋電動機的實際位置，輸出AB 兩相，檢測電機轉(zhuǎn)速和位置，形成閉環(huán)位置反饋，從而達到精確控制電機。</p><p>　　4.3 傳感器的確定</p><p>　　顏色傳感器， 通過一種特殊的三色方式發(fā)揮作用。傳感器把光（紅、藍、綠）</p><p>　　投射到將被檢測的物體上，計算來自反射輻射

106、的色度坐標，并與之前存儲的三色</p><p>　　值進行比較。當三色值在設(shè)定的允許偏差范圍內(nèi)，就會產(chǎn)生一個交換輸出。</p><p>　　傳感器使用白熾燈做光源，使用光電池接收器，直到后來發(fā)明了</p><p>　　高效的可見光ＬＥＤ?，F(xiàn)在，多數(shù)的色標傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各</p><p>　　種顏色的可見光ＬＥＤ發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往

107、往犧牲了響應(yīng)速度</p><p>　　以獲取更長的檢測距離，這是因為檢測距離是一個非常重要的參數(shù)。</p><p>　　未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些</p><p>　　場合要求的響應(yīng)速度都非?？臁５?，現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以</p><p>　　提供非?？斓捻憫?yīng)速度，能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用。</p&

108、gt;<p>　　圖 4-2 CSS—RE—（M18 顏色識別傳感器）</p><p>　　顏色值或顏色 模擬量輸出0-10V</p><p><b>　　最大顏色選擇度</b></p><p><b>　　導(dǎo)向光束（紅色）</b></p><p>　　響應(yīng)時間，典型值：100μs&l

109、t;/p><p><b>　　自 檢功能</b></p><p>　　獨立放大器，1 種顏色自學(xué)功能</p><p>　　物體尺寸> 5 mm</p><p><b>　　信號強度0-10V</b></p><p>　　距離：5-200mm</p><p

110、><b>　　白色光源</b></p><p>　　達到32 色自學(xué)功能的FSK 存儲卡</p><p><b>　　任選附件</b></p><p><b>　　防護等級IP 65</b></p><p>　　光源，自適應(yīng)顏色傳感器和放大器</p><

111、;p><b>　　4.5 接口電路</b></p><p>　　1.串行通信的基本原理</p><p>　　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)</p><p>　　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)</p><p>　　據(jù)線，因此傳送成本高。并行數(shù)

112、據(jù)傳送的距離通常小于30 米，計算機內(nèi)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，</p><p>　　其傳送的距離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</p><p>　　片機中使用的串行通信通常都是異步方式的。</p><p>　?。?）

113、串行通信的數(shù)據(jù)傳送格式</p><p>　　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</p><p>　　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</p><p>　　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1~2 位）組成。由于單片機的停止位

114、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。</p><p>　?。?）串行通信的收發(fā)過程</p><p>　　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</p><p>　　后便按特定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)位（包括奇偶校驗位），當最后一位數(shù)（對于采用奇偶個高電平停止位用以標志一個字符傳送結(jié)束，這樣就完成了一幀數(shù)據(jù)發(fā)送

115、。如果不再發(fā)送新數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)尚未準備好，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)，當發(fā)現(xiàn)傳輸線由高電平變?yōu)榈碗娖綍r（起始位標志位），即認為有數(shù)據(jù)傳入，進入接收狀態(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?？梢娫诋惒酵ㄐ欧绞街?，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，即能準確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送與接收

116、設(shè)備可以使用各自的時鐘源完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，無需使用相同的時鐘信號。</p><p>　?。?）串行通信的傳送速率</p><p>　　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)是按位進行傳送的，</p><p>　　因此傳送速率用每秒鐘傳送二進制數(shù)碼的位數(shù)來表示，稱之為波特率。在串行通</p><p>　　信中常用波特率來衡量通信

117、速率的快慢，每秒鐘傳送一位就是一波特，一般異步</p><p>　　通信波特率為110～９６００KHZ。在選擇通信的波特率時，不要盲目追高，要以</p><p>　　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</p><p><b>　　性要求就越高。</b></p><p>　?。?）串行通

118、信的電平轉(zhuǎn)換</p><p>　　PC 機與單片機是通過串行口進行通信的。由于單片機的輸入、輸出是TTL 電</p><p>　　平（+5V 表示邏輯1，電平低于2V 便不能被識別為邏輯1；0V 表示邏輯0），TTL</p><p>　　電平一般不能用于遠距離傳輸，因為傳輸過程中電平的衰減會使傳輸數(shù)據(jù)不準確。</p><p>　　而PC 機配

119、置的是RS—232 串行接口，因此，單片機與PC 機之間進行通信時，要</p><p>　　進行電平的轉(zhuǎn)換，需要將TTL 電平轉(zhuǎn)換為RS—232 電平（-5V～-15V 表示邏輯1，</p><p>　　+5V～+15V 表示邏輯0），在傳輸線上傳送的RS—232 電平可高達 12V，比TTL 電</p><p>　　平有更強的抗衰減能力及抗干擾能力，可用于遠距離傳

120、輸。常用的電平轉(zhuǎn)換芯片</p><p>　　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。</p><p>　　2.單片機與PC 機串行通信實現(xiàn)手段</p><p>　　由于PC 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</p><p>　　串

121、行通信口COM1 或COM2 對它進行控制，因而不需要再單獨做實驗板。我們可以</p><p>　　把單片機的內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換接口與PC 機的串行通信口COM1 或COM2 通過串行連接線連接起來，然后用軟件對它們進行初始化，使它們運行各自的接收或發(fā)送程序。</p><p>　　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 的內(nèi)容，對它們進行

122、在線修改。PC 機的程序可以用匯編程序MASM6.0、VB、C++Bilder 或VC++進行編寫。 控制電路與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。</p><p>　　圖4-3 串行通訊電路</p><p><b>　　4.6 電路圖繪制</b></p><p>　　系統(tǒng)控制電路圖如下：</p><

123、p>　　圖4-4 系統(tǒng)控制電路圖</p><p>　?。?） 電路圖說明：PC 機通過電頻轉(zhuǎn)換器將程序傳送至單片機，單片</p><p>　　機通過驅(qū)動芯片控制步進電機正反轉(zhuǎn)，使傳感器到達指定位置。傳感器檢測</p><p>　　工件顏色，并發(fā)射相應(yīng)信號給單片機（紅色，進行下一步；黑色，停止、延</p><p>　　時；無反射，程序結(jié)束

124、）。單片機通過已設(shè)定的程序完成相應(yīng)步驟。</p><p><b>　?。?） 單片機電路</b></p><p>　　1) 看門狗復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。本電路中采用的是上</p><p>　　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，