畢業(yè)論文-機(jī)械手控制器設(shè)計(jì)

PAGE桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙PAGE摘要論文首先根據(jù)機(jī)器手的任務(wù)要求，確定機(jī)器人的各項(xiàng)基本技術(shù)要求指標(biāo)，為機(jī)器手系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù);在此基礎(chǔ)上，提出并分析比較了三種機(jī)械手的控制方案，最終確立了采用單片機(jī)輸出PWM信號(hào),經(jīng)過光耦隔離之后輸入舵機(jī)，舵機(jī)接到信號(hào)后轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度并且液晶做出顯示的總體方案;按鍵開關(guān)決定了舵機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及復(fù)位。機(jī)械手的上下移動(dòng)及復(fù)位就由按鍵控制。為了實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)度，快速機(jī)械手的控制，本系統(tǒng)以ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的AT89C52為核心，選用P521-1隔離器隔離，運(yùn)用CD40106整合反相，以單片機(jī)PWM調(diào)寬輸出作為輸出值來控制舵機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制。本系統(tǒng)與其他機(jī)械手相比具有成本低、反應(yīng)迅速、精確度高、系統(tǒng)穩(wěn)定、操作簡單等特點(diǎn)，進(jìn)一步完善之后可以廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中，本文詳細(xì)介紹了儀器的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)及樣機(jī)系統(tǒng)制作和調(diào)試，并分享了調(diào)試樣機(jī)系統(tǒng)的心得，最后指出了系統(tǒng)不足之處，為以后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善提出了一些建議和設(shè)想。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；控制；舵機(jī)；機(jī)械手；AbstractFirstly,thetasksrequiredundertherobottodeterminethebasictechnicalrequirementsoftherobottargets,therobotsystemdesignbasis;Onthisbasis,analysisandcomparisonofproposedandthreerobotcontrolprogram,establishedbytheendmicrocontrolleroutputPWMsignalinputthroughthesteeringgearaftertheopticalisolators,thecorrespondingsteeringangleofrotationafterreceivingthesignalandLCDdisplaymaketheoverallprogram;keyswitchdeterminestherudderforward,reverseandreset.Manipulatortomoveupanddownandresetbythebuttoncontrol.Inordertoachievehighaccuracyandfastrobotcontrol,thissystemATMELcompany'shigh-performance,lowpowerAT89C52asthecore,thechoiceofP521-1Isolatorisolation,theuseofreverseCD40106integrationtoSCM-width-modulatedoutputofPWMoutputvaluetocontrolthesteeringofthewaystoachieveroboticcontrol.Manipulatorofthesystemcomparedwithotherlowcost,rapidresponse,highaccuracy,systemstability,simpleoperation,canthenbewidelyusedtofurtherimprovetheindustrialproductionandpeople'slives,thepaperdescribestheinstrument'shardwarearchitecture,softwareproductionandprototypesystemdesignanddebugging,anddebugprototypesystemtoshareexperiences,andfinallypointedouttheinadequaciesofthesystemforthefuturetofurtherimproveandperfectanumberofsuggestionsandideas.Keywords：microcontroller；control；Steeringgear；manipulator

目錄引言 11緒論 11.1課題背景 11.1.1機(jī)械人的發(fā)展歷史 11.1.2機(jī)械人的代表作品 21.2課題研究的目的及意義 41.3論文主要研究內(nèi)容 41.4本章小結(jié) 52方案論證及元器件的選擇 52.1機(jī)械手的任務(wù)要求 52.2設(shè)計(jì)方案論證 62.2.1設(shè)計(jì)方案的選擇 62.2.2設(shè)計(jì)方案確定 92.3元器件的選擇 92.3.1舵機(jī) 92.3.2單片機(jī)的選擇 112.4本章小結(jié) 123硬件設(shè)計(jì) 123.1PWM的產(chǎn)生及控制 133.1.1PWM的產(chǎn)生 133.1.2PWM的控制 143.2光耦隔離電路 143.3顯示電路設(shè)計(jì) 153.4機(jī)械手模型制作 163.5本章小結(jié) 174軟件設(shè)計(jì) 174.1KeiluVision 174.2系統(tǒng)軟件流程圖 174.3重要程序說明 184.4本章小結(jié) 265樣機(jī)系統(tǒng)制作及調(diào)試 265.1PCB圖設(shè)計(jì) 265.2硬件調(diào)試 285.3軟件調(diào)試 295.4綜合調(diào)試 295.4.1常見故障 295.4.2調(diào)試方法 305.5電氣制作及調(diào)試心得 305.6本章小結(jié) 316總結(jié)及展望 316.1總結(jié) 316.2完善和展望 32謝辭 33參考文獻(xiàn) 34附錄 35桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙第54頁共58頁引言機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝備，在制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、海洋開發(fā)、航天工程等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)滲透到人們生活的各個(gè)方面，隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)械人智能化水平的提高，機(jī)械人的應(yīng)用范圍還再不斷擴(kuò)大。機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是正在快速成長中的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起到越來越重要的作用。甚至有專家預(yù)測機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)等操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。1緒論 隨著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人們對自動(dòng)化要求的程度越來越高，近年來，隨著人類活動(dòng)領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，人們對非制造業(yè)用機(jī)械手的研究空前活躍起來。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對機(jī)械手的要求更高，需要機(jī)械手具有對外感知能力以及局部的自規(guī)劃能力等。美國的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國的EPAVLARD等裝有水下機(jī)械手的機(jī)器人系統(tǒng)已用于海洋石油開采，海底勘探、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)等方面，形成了有纜水下機(jī)器人和無纜水下機(jī)器人兩大類。核工業(yè)用機(jī)械手，現(xiàn)在機(jī)械手的研究主要集中在機(jī)構(gòu)靈巧，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠、反應(yīng)快、重量輕、剛度好、便于裝卸與維修的高性能伺服手。目前，機(jī)器人技術(shù)發(fā)達(dá)的國家都在競相開發(fā)地下機(jī)械手、醫(yī)用機(jī)械手、建筑用機(jī)械手和軍用機(jī)械手，并己經(jīng)取得了一些卓有成效的結(jié)果。1.1課題背景1.1.1機(jī)械人的發(fā)展歷史1954年，美國科學(xué)家喬治·德沃爾取得了附有重放記憶裝置的第一臺(tái)機(jī)械手的專利權(quán)，該設(shè)備能執(zhí)行從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的受控運(yùn)動(dòng)(即點(diǎn)-點(diǎn)運(yùn)動(dòng))，這意味著“機(jī)器人時(shí)代”的開始。五年后，普蘭耐特公司出售第一臺(tái)工業(yè)用機(jī)器人。60年代中期，隨著機(jī)器人學(xué)這一新領(lǐng)域的發(fā)展，在麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、斯坦福研究所，以及蘇格蘭愛丁堡大學(xué)等理工學(xué)院中，出現(xiàn)了眾多研究中心，并出現(xiàn)了涉及人工智能的研究課題。1970年，著名的斯坦福機(jī)械手在斯坦福大學(xué)誕生。它技術(shù)非常先進(jìn)，迄今依然被很多研究中心使用。70年代以后，機(jī)械手和以機(jī)械手為核心的自動(dòng)化設(shè)備在工業(yè)發(fā)達(dá)國家有了廣泛的應(yīng)用。由工業(yè)機(jī)械手與其它設(shè)備組成的生產(chǎn)線極大的提高了企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高和穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，大大縮短了產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期。這在很大程度上激發(fā)了人們對機(jī)械手的研究和開發(fā)，它的技術(shù)也因此取得了快速進(jìn)步。80年代，人們?yōu)榱俗寵C(jī)器人技術(shù)向各行各業(yè)擴(kuò)展應(yīng)用，于是有了用于社會(huì)服務(wù)、海洋開發(fā)、宇宙空間、地下采礦、軍事作戰(zhàn)、救災(zāi)搶險(xiǎn)等領(lǐng)域的機(jī)器人。而應(yīng)用于這些領(lǐng)域的機(jī)器人，絕大多數(shù)都是由機(jī)械手和與之對應(yīng)的安裝平臺(tái)組成的。到了上世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展和它們之間的相互整合，機(jī)械手技術(shù)得到了飛速發(fā)展。1.1.2機(jī)械人的代表作品隨著科技發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要，現(xiàn)在各類型的移動(dòng)機(jī)器人普遍加裝了機(jī)械手，以使其成為一種多功能、高度自動(dòng)化的作業(yè)平臺(tái)，在實(shí)際應(yīng)用中有著不可估量的重大作用。下面介紹的幾款移動(dòng)機(jī)器人是目前該發(fā)展領(lǐng)域的代表產(chǎn)品。西班牙羅斯·羅卡公司研制的“羅德”輪式機(jī)器人。該機(jī)器人可用于清理雷場和處理炸藥等危險(xiǎn)物品。如圖1.1所示，該設(shè)備長1.4m、寬0.67m、高0.8m、重350kg、(6x6)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力裝置為1臺(tái)電動(dòng)機(jī)，車上供電蓄電池可使用h2，車速(前進(jìn)或后退)可在0-6.5km/h之間連續(xù)變化。車上裝有活動(dòng)操作臂，有6個(gè)自由度，固定在機(jī)器人車的旋轉(zhuǎn)塔上。操作臂不伸長時(shí)可吊重80kg，伸直時(shí)最長為1.ms，此時(shí)可吊重16kg。操作臂頂端裝有夾爪，夾緊力可達(dá)30kg，能把物體提升至2.75m高。該車采用IOm0(或250m)長的電纜或無線電裝置進(jìn)行遙控。操作手完成整個(gè)操作過程必須借助1臺(tái)黑白或彩色電視顯示器，顯示車上3個(gè)攝像機(jī)獲得的監(jiān)視駕駛、操作臂控制和夾爪操作的圖像。車上裝有兩個(gè)探照燈，可在夜間或能見度很低的地區(qū)使用。圖1.1.“羅德”輪式機(jī)器人英國研制的履帶式“手推車”及“超級手推車”排爆機(jī)器人MPR-800型多功能智能機(jī)器人。它可以完成地雷探測與排險(xiǎn)、滅火、監(jiān)視、清除核放射性沾染物等工作，最大時(shí)速為8千米，能爬40o的陡坡，其機(jī)械手臂能提起220千克的重物，還可安裝滑膛槍和各種傳感器，并裝配有兩部監(jiān)視戰(zhàn)場和實(shí)施遙控的攝像機(jī)。最近英國又將手推車機(jī)器人加以優(yōu)化，研制出土撥鼠及野牛兩種遙控電動(dòng)排爆機(jī)器人，如圖1.2所示，英國皇家工程兵在波黑及科索沃都用它們探測及處理爆炸物。土撥鼠重35公斤，在桅桿上裝有兩臺(tái)攝像機(jī)。野牛重210公斤，可攜帶100公斤負(fù)載。兩者均采用無線電控制系統(tǒng)，遙控距離約1公里。圖1.2“土撥鼠”和“野牛”排爆機(jī)器人2004年，我國自行研制生產(chǎn)的“靈晰-B”型排爆機(jī)器人在南京市公安局特勤支隊(duì)正式服役。外形如圖1.3所示，“靈晰-B”型排爆機(jī)器人為三段履帶式設(shè)計(jì)，身上裝置行走、機(jī)械手、云臺(tái)三個(gè)攝像頭，最大行走速度3米/秒，能抓取巧公斤重物，爬行40度斜坡和樓梯，越過40厘米高障礙和50厘米寬壕溝，自帶電源可連續(xù)工作4小時(shí)。排爆人員可在遠(yuǎn)距離以有纜及無纜操作方式對機(jī)器人進(jìn)行精確操控。圖1.3“靈晰-B”型排爆機(jī)器人1.2課題研究的目的及意義本課題目的是研究機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析和控制的一些普遍性問題及方法，并例舉開發(fā)一種能夠任意點(diǎn)定位，可以實(shí)現(xiàn)小型零件的抓取、換位和傳送等功能的氣動(dòng)抓取機(jī)械手來進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)多功能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)模塊—操作機(jī)械手。機(jī)械手是由一個(gè)或若干個(gè)機(jī)械手和一個(gè)可移動(dòng)平臺(tái)組成，機(jī)械手安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，這種結(jié)構(gòu)使機(jī)械手擁有幾乎無限大的工作空間和高度的運(yùn)動(dòng)冗余性，并同時(shí)具有移動(dòng)和操作功能，這使它優(yōu)于普通的移動(dòng)機(jī)器人和傳統(tǒng)的機(jī)械手:另一方面，移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械手不但具有不同的動(dòng)力學(xué)特性，而且存在強(qiáng)禍合，有的移動(dòng)平臺(tái)還受非完整約束，同時(shí)考慮到搭載平臺(tái)的承載能力，移動(dòng)機(jī)械手在對固定機(jī)械手具有優(yōu)勢的同時(shí)，在設(shè)計(jì)上存在諸多難點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制方法、路徑規(guī)劃、傳感器的選用等，因此，移動(dòng)機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)有十分重要的理論意義。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的多功能移動(dòng)機(jī)器人具有重量輕、運(yùn)動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品和自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需要的工作。近年來，各國對氣動(dòng)伺服系統(tǒng)做了大量工作，嘗試各種控制方式和控制策略，以期達(dá)到提高系統(tǒng)的定位精度，以提高機(jī)械手的定位精度。適應(yīng)工業(yè)需要，本課題試圖開發(fā)機(jī)械手，以實(shí)現(xiàn)多功能抓取上的更大自由度與多品種產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí)，可以允許方便的改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)其新部件，而對于位置改變時(shí)，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。國內(nèi)對機(jī)械手的設(shè)計(jì)很多，但多為針對某一特定場合、特定的工況的設(shè)計(jì)。以往的機(jī)械手都有成本高、制作復(fù)雜，操作麻煩等缺點(diǎn)。本課題為解決這些問題要采用簡單的單片機(jī)，巧妙運(yùn)用舵機(jī)的，以實(shí)現(xiàn)通用機(jī)械手的快速設(shè)計(jì)。1.3論文主要研究內(nèi)容本課題“機(jī)械手控制器設(shè)計(jì)”是要研制一套能過完成8個(gè)自由動(dòng)作的機(jī)械手制作。論文主要完成以下工作：(1)第一章分析了機(jī)器人的發(fā)展歷史和經(jīng)典代表作品，并概述了課題研究的目的及意義。(2)第二章按照任務(wù)要求確定系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，分析比較了三種機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，最終確定了運(yùn)用單片機(jī)控制舵機(jī)制作機(jī)械手，最后陳述了舵機(jī)技術(shù)的運(yùn)用和單片機(jī)的選擇。（3）第三章概述系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，主要概述了PWM的的產(chǎn)生和控制、光耦隔離電路和機(jī)械手模型三個(gè)模塊。(4)第四章概述機(jī)械手控制器的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)功能及操作過程，采用分模塊化程序設(shè)計(jì)方法，用單片機(jī)C51語言編寫單片機(jī)的程序。(5)第五章概述硬件電路進(jìn)行軟件硬件調(diào)試，各程序模塊進(jìn)行軟件調(diào)試，并總結(jié)做電路板的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及心得體會(huì)。（6）對本論文做一個(gè)總結(jié)，并提出了本系統(tǒng)的不足之處，為機(jī)械手的下一步研究提供研究。1.4本章小結(jié)本章主要闡述了機(jī)械手論文的選題背景、研究意義以及目前機(jī)器人技術(shù)發(fā)展情況，最后對論文所完成的具體工作了進(jìn)行一個(gè)闡述。2方案論證及元器件的選擇2.1機(jī)械手的任務(wù)要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)電機(jī)控制器機(jī)械手完成各種動(dòng)作要求：（1）動(dòng)作協(xié)調(diào)平穩(wěn)，能盡量能夠模仿人的動(dòng)作；（2）機(jī)械手能夠控制一個(gè)8自由度；（3）能夠初始復(fù)位，抓物品，跳舞等。對機(jī)器使用功能方面的要求:實(shí)現(xiàn)預(yù)定的使用功能是機(jī)械設(shè)計(jì)的最基本的要求，好的使用性能指標(biāo)是設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。另外操作使用方便、工作安全可靠、體積小、重量輕、效率高、外形美觀、噪聲低等往往也是機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)所要求的。對機(jī)器經(jīng)濟(jì)性的要求:機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中，在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)要全面綜龜?shù)倪M(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)為合理的功能定位、實(shí)現(xiàn)使用功能要求的最簡單的技術(shù)途徑和最簡單合理的結(jié)構(gòu)。對零件設(shè)計(jì)的基本要求：械零件是組成機(jī)器的基本單元，對機(jī)器的設(shè)計(jì)要求最終都是通過零件的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)滿足的要求是從設(shè)計(jì)機(jī)器的要求中引伸出來的，即也應(yīng)從保證滿足機(jī)器的使用功能要求和經(jīng)濟(jì)性要求兩方面考慮。要求在預(yù)定的工作期限內(nèi)正常可靠的工作，從而保證機(jī)器的各種功能的正常實(shí)現(xiàn)。這就要求零件在預(yù)定的壽命期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生各種可能的失效，即要求零件在強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐磨性和溫升等方面必須滿足必要的條件，這些條件就是判定零件工作能力的準(zhǔn)則。要盡量降低零件的生產(chǎn)制造成本，這要求從零件的設(shè)計(jì)和制造等多方面加以考慮。2.2設(shè)計(jì)方案論證機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案有很多，出于專業(yè)考慮，以下主要分析三種機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，他們分別是：PLC機(jī)械手控制，電動(dòng)機(jī)機(jī)械手控制，舵機(jī)機(jī)械手控制。2.2.1設(shè)計(jì)方案的選擇方案一PLC控制機(jī)械手圖2.1PLC機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖

1主回路圖2.2機(jī)械手PLC程序

電源三相電連接斷路器經(jīng)過熔斷器連接到交流接觸器的主觸點(diǎn)上。

交流接觸器KM1是控制機(jī)械手原點(diǎn)指示燈，交流接觸器KM2是控制機(jī)械手下降狀態(tài)，

交流接觸器KM3是控制機(jī)械手夾狀態(tài)，交流接觸器KM4控制機(jī)械手上升狀態(tài)，交流接觸器KM5控制機(jī)械手左移，交流接觸器KM6控制機(jī)械手右移狀態(tài)，當(dāng)閉合斷路器交流接觸器KM1線圈得電原點(diǎn)指示燈亮，表明機(jī)械手工作在原點(diǎn)位置最左邊和最右邊，

KM2線圈得電主觸點(diǎn)閉合模擬指示燈接通機(jī)械手工作下降的位置，

KM3線圈得電主觸點(diǎn)閉合，模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在夾緊位置。

KM4線圈得電主觸點(diǎn)閉合，模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在上升位置。

KM5線圈得電主觸點(diǎn)閉合，模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在左移位置。

KM6線圈得電主觸點(diǎn)閉合，模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在右移位置。

2工作原理1按下啟動(dòng)按鈕，開始下降，碰到下限位開關(guān)，機(jī)械手夾緊物體，夾持物體上升，離開下限位，碰到上限位，夾持物體右移，離開左限位，碰到右限位，夾持物體開始下降，離開上限位碰到下限位開關(guān)，開始放松物體，機(jī)械手放下物體后離開下限位開關(guān)，碰到上限位開關(guān)，開始左移，離開右限位，回到左限位，機(jī)械手完成一次工作過程。

2按下停止按鈕：機(jī)械手需要完成一個(gè)周期后回到原位停止。如果沒有按下停止，則繼續(xù)下一個(gè)工作周期。按鈕單片機(jī)按鈕單片機(jī)放大電路電動(dòng)機(jī)機(jī)械手圖2.3基于異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械手制造系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架如圖2.3所示，系統(tǒng)采用按鍵控制信號(hào)，單片機(jī)輸出信號(hào)，由按鍵控制信號(hào)決定單片機(jī)輸出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大電路之后輸入電動(dòng)機(jī)機(jī)，電動(dòng)機(jī)接收到控制信號(hào)之后，自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，而木棍綁在舵機(jī)上，自然也會(huì)轉(zhuǎn)一個(gè)角度，從一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到另外一個(gè)點(diǎn)。按鍵開關(guān)決定了電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及復(fù)位。機(jī)械手的上下移動(dòng)及復(fù)位就由按鍵控制。方案三單片機(jī)控制舵機(jī)按鍵單片機(jī)按鍵單片機(jī)光耦隔離舵機(jī)機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架如圖2.4所示，系占空比的PWM統(tǒng)采用按鍵控制信號(hào)，單片機(jī)輸出PWM信號(hào)，由按鍵控制信號(hào)決定方波的占空比，PWM信號(hào)經(jīng)過光耦隔離之后輸入舵機(jī)，舵機(jī)控制接受到周期T=20ms，一定信號(hào)之后，自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，而木棍綁在舵機(jī)上，自然也會(huì)轉(zhuǎn)一個(gè)角度，從一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到另外一個(gè)點(diǎn)。按鍵開關(guān)決定了舵機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及復(fù)位。機(jī)械手的上下移動(dòng)及復(fù)位就由按鍵控制。單片機(jī)輸出的8路PWM信號(hào)通過光耦隔離傳送到下一級電路中。因?yàn)樾盘?hào)通過光耦傳送過程中進(jìn)行了反相，因此從光耦出來的信號(hào)必須再經(jīng)過反相器進(jìn)行反相。方波信號(hào)經(jīng)過光耦傳輸后，前沿和后沿會(huì)發(fā)生畸變，因此反相器采用施密特反相器對光耦傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行整形，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的PWM方波信號(hào)。2.2.2設(shè)計(jì)方案確定PLC機(jī)械手的控制具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于制造業(yè)、金屬業(yè)等操作簡單、重復(fù)性高的生產(chǎn)線。不過相對方案二和方案三具有成本高、不美觀的缺點(diǎn)，而且PLC機(jī)械手不能模仿人的各種動(dòng)作，接到機(jī)器人上也不方便，方案二具有操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，而方案三是方案二的升級，根據(jù)系統(tǒng)要求，選用方案三最合適。2.3元器件的選擇本系統(tǒng)用到的元器件不多，主要是舵機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)兩大塊。2.3.1舵機(jī)電動(dòng)舵機(jī)主要由電機(jī)、減速器、控制器組成，主要的作用為驅(qū)動(dòng)舵面的偏轉(zhuǎn)，也將其叫為操舵裝置。其發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展方向與其子系統(tǒng)—電機(jī)、減速器的發(fā)展有很大的關(guān)系。舵機(jī)系統(tǒng)主要由舵機(jī)控制器、PWM功率模塊、伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、位置傳感器等部分組成，其單通道結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示。控制信號(hào)控制信號(hào)控制器驅(qū)動(dòng)電路伺服電機(jī)減速器角位移傳感器圖2.5單通道電動(dòng)機(jī)舵機(jī)機(jī)構(gòu)圖控制器采用高速PWM調(diào)速模式，通過調(diào)整PWM的脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓平均值的控制，從而達(dá)到通過控制電機(jī)的電樞電壓來實(shí)現(xiàn)舵機(jī)調(diào)速。當(dāng)實(shí)際舵面偏角0與要求的角度氏，存在誤差時(shí)，控制器產(chǎn)生PWM波調(diào)制信號(hào)和控制伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)，PWM信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)的力矩通過減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)舵面按照要求的角度偏轉(zhuǎn);角度誤差為正時(shí)，給出使伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，舵面向正方向轉(zhuǎn)動(dòng);角度誤差為負(fù)時(shí)，給出使伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，舵面向負(fù)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不斷的調(diào)整角度，形成位置閉環(huán)系統(tǒng)。以日本FUTABA-S3003型舵機(jī)為例，圖2.6是FUFABA-S3003型舵機(jī)的內(nèi)部電路。圖2.6FUTABA-S3003型舵機(jī)的內(nèi)部電路舵機(jī)的工作原理是：PWM信號(hào)由接收通道進(jìn)入信號(hào)解調(diào)電路BA66881的12腳進(jìn)行解調(diào)，獲得一個(gè)直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送人電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路BA6686，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器R。旋轉(zhuǎn)，直到電壓差為O，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。舵機(jī)的控制信號(hào)是PWM信號(hào)，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。標(biāo)準(zhǔn)的舵機(jī)有3條導(dǎo)線，分別是：電源線、地線、控制線，如圖2.7所示。電源線VCC地電源線VCC地地線GND控控制線輸出轉(zhuǎn)軸圖2.7標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸電源線和地線用于提供舵機(jī)內(nèi)部的直流電機(jī)和控制線路所需的能源．電壓通常介于4～6V，一般取5V。注意，給舵機(jī)供電電源應(yīng)能提供足夠的功率?？刂凭€的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20ms(即頻率為50Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。某型舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)的脈沖寬度之間的關(guān)系可用圖2.8來表示。圖2.8舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)脈沖寬度的關(guān)系2.3.2單片機(jī)的選擇方案1:MDT20XX系列單片機(jī):Micon公司生產(chǎn)的OTP單片機(jī)，與PIC單片機(jī)管腳完全一致，海爾集團(tuán)的電冰箱控制器，TCL通信產(chǎn)品，長安奧拓鈴木小轎車功率分配器就采用這種單片機(jī)EM78系列OTP型單片機(jī)。臺(tái)灣義隆電子股份有限公司，直接替代PIC16CXX，管腳兼容，軟件可轉(zhuǎn)換，由于這類單片機(jī)多用于工業(yè)級別。故本系統(tǒng)不選擇這類單片機(jī)。方案2:Motorola單片機(jī):Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商。從M6800開始，開發(fā)了廣泛的品種，4位，8位，16位32位的單片機(jī)都能生產(chǎn)，其中典型的代表有:8位機(jī)M6805，M68HC05系列，8位增強(qiáng)型68HC11，M68HC12，16位機(jī)M68HC16，32位機(jī)M683XX。Motorola單片機(jī)的特點(diǎn)之一是時(shí)鐘頻率比較低得多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。因此本系統(tǒng)也不選擇這類單片機(jī)。

方案3：AT89S52單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。適合本次設(shè)計(jì)的要求。綜上所述:結(jié)合本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，為了節(jié)省成本，簡化電路，AT89S52單片機(jī)操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格合適。故采用方案3。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2.4本章小結(jié)舵機(jī)是機(jī)器人、機(jī)電系統(tǒng)和航模的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。舵機(jī)控制器為舵機(jī)提供必要的能源和控制信號(hào)。本文提出一種以外部中斷計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)的PWM波形實(shí)現(xiàn)方法。該方法具有簡單方便,成本低,可實(shí)現(xiàn)多路獨(dú)立PWM輸出的優(yōu)點(diǎn)。3硬件設(shè)計(jì)機(jī)械手控制方面主要分為PWM的產(chǎn)生及控制、光耦隔離電路、機(jī)械手制作三個(gè)部分。3.1PWM的產(chǎn)生及控制3.1.1PWM的產(chǎn)生圖3.1PWM產(chǎn)生原理圖本系統(tǒng)中選用了51最小系統(tǒng)產(chǎn)生PWM,原理圖如圖3.1所示，本系統(tǒng)選用了AT89C52為核心部分。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。本系統(tǒng)采用P0與P2口與隔離電路連接，EA/VPP和VCC端接5V電源，X1，X2接晶振電路，RESET端接復(fù)位電路，其余INT1，INT0，T1，T0，/RD，/WR，RXD，TXD，ALE，PSEN端置空。由于P0口的驅(qū)動(dòng)能力較弱，故每個(gè)引腳接1K的上拉電阻，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)顯示器的能力。89C51單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路，是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。除上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻和電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的，按鍵手動(dòng)電平復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12MHz時(shí)，C選取10uF，R選擇1000歐。本晶振電路設(shè)計(jì)采用12MHz晶振，并聯(lián)兩個(gè)30pF電容構(gòu)成晶振電路。3.1.2PWM的控制本系統(tǒng)采用將按鍵開關(guān)直接接到單片機(jī)I/O口的方式，這種方式無論在硬件練級還是軟件處理都比較方便，直接讀取輸入鍵值，簡單便捷，如下圖所示，單片機(jī)不斷地對接口掃描，一旦掃描到有按鍵作用，就將執(zhí)行相應(yīng)的程序，這四個(gè)按鍵分別為：單片機(jī)復(fù)位、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、舵機(jī)復(fù)位。圖3.2按鍵開關(guān)電路圖3.2光耦隔離電路圖3.3光耦隔離電路如圖3.3所示，輸出PWM信號(hào)通過光耦隔離P521-1傳送到下一級電路中。因?yàn)樾盘?hào)通過光耦傳送過程中進(jìn)行了反相，因此從光耦出來的信號(hào)必須再經(jīng)過反相器進(jìn)行反相。方波信號(hào)經(jīng)過光耦傳輸后，前沿和后沿會(huì)發(fā)生畸變，因此反相器采用CD40106施密特反相器對光耦傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行整形，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的PWM方波信號(hào)。舵機(jī)在運(yùn)行過程中要從電源吸納較大的電流，若舵機(jī)與單片機(jī)控制器共用一個(gè)電源，則舵機(jī)會(huì)對單片機(jī)產(chǎn)生較大的干擾。因此，舵機(jī)與單片機(jī)控制器采用兩個(gè)電源供電，兩者不共地，通過光耦來隔離，并且給舵機(jī)供電的電源最好采用輸出功率較大的開關(guān)電源。該舵機(jī)控制器占用單片機(jī)的個(gè)SCI串口。串口用于接收上位機(jī)傳送過來的控制命令，以調(diào)節(jié)每一個(gè)通道輸出信號(hào)的脈沖寬度。光耦又叫光電耦合器或者光電隔離器。本設(shè)計(jì)選用光耦進(jìn)行光電隔離(如圖3.3)是因?yàn)槠渚哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)。它是以光作為媒體來傳輸電信號(hào)的期間，光耦的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗很大，通常在105～106歐姆，根據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但是饋送到光電耦合器輸入端的噪聲電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使發(fā)光管發(fā)光，從而被抑制掉了。光電耦合器件的輸入回路和輸出回路之間沒有電器聯(lián)系，也沒有共地。之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。因?yàn)楣怦钶斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以耐幾千伏的高壓，所以光耦也有很好的安全保障作用，即使當(dāng)外面的設(shè)備或電路出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)短路時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。所以在本功率驅(qū)動(dòng)電路中應(yīng)用光耦，能夠再傳輸信號(hào)的同時(shí)有效地抑制尖脈沖，和各種噪聲干擾，使通道上的信噪比大為提高，同時(shí)保護(hù)電路的安全可靠。3.3顯示電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的一種基本方式。常用的顯示器主要有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED（LightEmittingDiode）；液晶顯示器，簡稱LCD（LiquidCrystalDisplay）；熒光管顯示器。近年來也開始實(shí)用簡易的CRT（CathodeRayTube）顯示器，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段，“米”字型等）和點(diǎn)陣顯示（5×7，5×8，8×8點(diǎn)陣等）。LED顯示器價(jià)廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便，控制簡單，壽命長，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路靈活。顯示亮度適中；不足之處是只能顯示0—9以及幾個(gè)字母信息。LCD顯示器微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，可進(jìn)行圖形顯示，但接口較復(fù)雜，成本也較高；熒光顯示器可顯示圖形，顯示亮度是三者最高的，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。綜合本自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)需求，因?yàn)橐涗泩?bào)警時(shí)間，故不能用LED顯示管。并考慮價(jià)格，顯示效果，電路焊接等條件，因此對顯示器件的選擇為液晶1602。顯示模塊設(shè)計(jì)原理圖圖3.4圖3.4顯示模塊原理圖排阻作為上拉電阻，D0—D7接P0口，作為數(shù)據(jù)傳輸口用。VO接可變電阻R1以調(diào)整顯示對比度。P3口做數(shù)據(jù)輸出端口，給LCD1602的E、RS、R/W輸出所需電平。3.4機(jī)械手模型制作系統(tǒng)制作機(jī)械手所用的舵機(jī)如下圖圖3.4所示，而舵機(jī)安裝在機(jī)械手關(guān)節(jié)上，用鐵線制作手臂，將鐵線綁在舵機(jī)葉片上，機(jī)械如圖3.5所示，按照任務(wù)要求，將四個(gè)舵機(jī)分別安裝在四個(gè)關(guān)節(jié)處，直線處用鐵線綁定，運(yùn)用控制舵機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)位來控制機(jī)械手的各種動(dòng)作，使機(jī)械手順利完成動(dòng)作協(xié)調(diào)平穩(wěn)，能盡量能夠模仿人的動(dòng)作；能夠初始復(fù)位，抓物品，跳舞等要求。關(guān)節(jié)1關(guān)節(jié)2關(guān)節(jié)3關(guān)節(jié)1關(guān)節(jié)2關(guān)節(jié)3圖3.4舵機(jī)實(shí)物圖圖3.5機(jī)械手模擬圖3.5本章小結(jié)本章主要介紹了機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件組成和其基本工作原理。采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為產(chǎn)生PWM核心部件，設(shè)計(jì)開發(fā)了機(jī)械手控制器，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，充分發(fā)揮舵機(jī)的優(yōu)勢，簡化了電路設(shè)計(jì)。并在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)流程中，采用各項(xiàng)有利措施提高機(jī)械手控制器的抗干擾能力。4軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)整體硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照硬件電路實(shí)現(xiàn)的先后序，編寫C程序，配合硬件電路，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。4.1KeiluVision單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)除必要的硬件外，同樣離不開軟件的設(shè)計(jì)。KeiluVision軟件是目前最流行的單片機(jī)開發(fā)軟件之一，其微控制器應(yīng)用開發(fā)軟件支持多種不同公司的MCS51構(gòu)架的芯片。本系統(tǒng)中單片機(jī)的C程序的編譯和調(diào)試在KeiluVision2的IDE環(huán)境中進(jìn)行。KeiluVision2支持AT89S5X系列的芯片的開發(fā)和在線下載，簡單易用,能夠滿足系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境的需要,是C語言編程的最優(yōu)之選。4.2系統(tǒng)軟件流程圖舵機(jī)控制器的控制核心為單片機(jī)AT89S52。文中，程序用C5l編寫，工作方式為前后臺(tái)工作方式。單片機(jī)程序包括系統(tǒng)初始化程序、液晶顯示命令解釋與PWM脈寬生成程序和多路PWM波形輸出程序。串行通信程序和多路PWM波形輸出程序采用中斷方式。流程圖如圖4.1所示：開始開始系統(tǒng)初始化掃描按鈕，判斷是哪個(gè)按下按鈕按下？根據(jù)鍵值進(jìn)行按鍵處理是否舵機(jī)正轉(zhuǎn)？液晶顯示，進(jìn)行操作顯示結(jié)束是否舵機(jī)復(fù)位？運(yùn)用H舵機(jī)反轉(zhuǎn)角度遞增是否舵機(jī)反轉(zhuǎn)？舵機(jī)正轉(zhuǎn)角度遞增舵機(jī)正轉(zhuǎn)角度為零NYNNNYYYY圖4.1程序流程圖4.3重要程序說明//#include "at89x51.h"#include "LCD1602.h"#include <string.h>unsignedcharTL01;unsignedcharTH01;unsignedcharTL02;unsignedcharTH02;intA,C;//////////////////////////////////ucharnum;ucharLCD_Ref_Flg; //LCD刷屏控制1：刷屏0：不刷屏constchar*str[]={"Sysinit...","MotorTurnright","MotorTurnleft","Motorreset!","Pleaseinputthe","keytocotrol:"};//延時(shí)10ms子程序****************************************************************voiddelay10ms(void) { unsignedchari,j; for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--);}//延時(shí)200ms子程序***************************************************************voiddelay02s(void) { unsignedchari; for(i=20;i>0;i--) delay10ms();}//主程序***********************************************************************voidmain(void){ unsignedchar**pStr; ucharstrCnt=0; TMOD=0x01; //定時(shí)，方式0 F0=0; //清標(biāo)志位 TR0=1; //啟動(dòng)T0 EA=1; //開總中斷 ET0=1; //允許T0中斷 P3_7=0; //脈沖波形起始狀態(tài) P3_6=0; TL01=0x2E; //舵機(jī)0位，1.5ms定時(shí)初始值 TH01=0x0FA; TL02=0x0B2; //8.5ms定時(shí)初始值 TH02=0x0B7; //////////////////////////////////////////////////////////// LCD1602_init(); //1602初始化 LCD_Ref_Flg=1; pStr=str+strCnt; for(num=0;num<strlen(str[strCnt]);num++) { write_data(*(*(pStr)+num)); delay(20); } strCnt=4; delay(1000); write_com(0x01); //清屏指令 pStr=str+strCnt; for(num=0;num<strlen(str[strCnt]);num++) { write_data(*(*(pStr)+num)); delay(20); } strCnt=5; write_com(0x80+0x40); pStr=str+strCnt; for(num=0;num<strlen(str[strCnt]);num++) { write_data(*(*(pStr)+num)); delay(20); } LCD_Ref_Flg=0;//////////////////////////////////////////////////////////// while(1) {//////////////////////////////////////////////////////////////////////// if(LCD_Ref_Flg==1) { write_com(0x01); //清屏指令 pStr=str+strCnt; for(num=0;num<strlen(str[strCnt]);num++) { write_data(*(*(pStr)+num)); delay(20); } //write_com(0x80+0x40); //設(shè)置第二行數(shù)據(jù)地址指針 //for(num=0;num<11;num++) //{ // write_data(table1[num]); // delay(20); //} LCD_Ref_Flg=0; }//////////////////////////////////////////////////////////////////////// if(P1_0==0) { delay10ms(); //按下，延時(shí)，防抖 if(P1_0==0) { //等待釋放 delay02s(); LCD_Ref_Flg=1; //setLCDrefresh strCnt=1; A=TL01; if(A!=0xFF) //判斷是否到+90° { C=0; A=A-20; if(A<=0) { A+=255; C=1; } if(C==0) { TL01=A; C=0; A=TL02; A=A+20; if(A>=255) { A-=255; C=1; } if(C==0) { TL02=A; } else { TH02++; TL02=A; C=0; } } else { TH01--; TL01=A; C=0; A=TL02; A=A+20; if(A>=255) { A-=255; C=1; } if(C==0) { TL02=A; } else { TH02++; TL02=A; C=0; } } } }} if(P1_1==0) { delay10ms(); //按下，延時(shí)，防抖 if(P1_1==0) { //等待釋放 delay02s(); LCD_Ref_Flg=1; //setLCDrefresh strCnt=2; A=TL01; if(A!=0x22) //判斷是否到-90° { C=0; A=A+20; if(A>=255) {A-=255;C=1;} if(C==0) { TL01=A; C=0; A=TL02; A=A-20; if(A<=0) {A+=255;C=1;} if(C==0) {TL02=A;} else {TH02--;TL02=A;C=0;} } else { TH01++; TL01=A; C=0; A=TL02; A=A-20; if(A<=0) {A+=255;C=1;} if(C==0) {TL02=A;} else {TH02--;TL02=A;C=0;} } } } } if(P1_2==0) { delay10ms();//按下，延時(shí)，防抖 if(P1_2==0) { //等待釋放 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}}4.4本章小結(jié)本章主要采用單片機(jī)高級語言C51編寫本控制器的軟件，介紹了Keil公司Vision51編譯器的特點(diǎn)。在闡明單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)思想后，給出系統(tǒng)主程序流程，并詳細(xì)說明了單片機(jī)系統(tǒng)各子模塊功能的實(shí)現(xiàn)過程以及為提高系統(tǒng)的可靠性，采取的一些抗干擾措施。軟件是控制系統(tǒng)的重要組成部分，控制算法也是通過軟件來實(shí)現(xiàn)完成的。因此軟件設(shè)計(jì)是否合理、高效與控制系統(tǒng)性能有直接的重要關(guān)系。5樣機(jī)系統(tǒng)制作及調(diào)試5.1PCB圖設(shè)計(jì)在電源設(shè)計(jì)與制作中，PCB的設(shè)計(jì)與制作都是至關(guān)重要的。在任何開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，PCB板的物理設(shè)計(jì)都是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，如果設(shè)計(jì)方法不當(dāng)，PCB可能會(huì)造成很多的問題。5.1.1電氣安全要求相鄰導(dǎo)線的間距必須能滿足電氣安全要求，最小間距至少要能適應(yīng)承受的電壓，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距要盡量地寬。在布線密度較低時(shí)，信號(hào)線的間距可適當(dāng)?shù)募哟蟆Ω?、低電平懸殊的信?hào)線要盡可能的加大間距，一般為8mil。焊盤內(nèi)孔邊緣到印刷板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時(shí)的焊盤缺損。但與焊盤連接的走線較細(xì)時(shí)，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而且走線與焊盤不易斷開。5.1.2元器件布局對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：=1\*GB2⑴PCB尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗噪能力下降，成本也增加；過小則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3，位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。=2\*GB2⑵放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集。=3\*GB2⑶以每個(gè)功能電路的核心元件為中心來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,去耦電容則盡量靠近器件的VCC。=4\*GB2⑷在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。=5\*GB2⑸按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通并使信號(hào)盡可能保持一致的傳輸方向。=6\*GB2⑹布局的首要原則是保證布線的布通率，移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接把有連線關(guān)系的器件放在一起。=7\*GB2⑺盡可能地減小環(huán)路面積，以抑制開關(guān)電源的輻射干擾。5.1.3布線=1\*GB2⑴輸入輸出端用的導(dǎo)線盡量避免相鄰平行。=2\*GB2⑵印制導(dǎo)線拐彎處取圓弧形，因直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，在本系統(tǒng)中，用柵格狀敷銅，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。在布局中應(yīng)仔細(xì)考慮接地線的放置，將各種接地混合會(huì)造成電源工作不穩(wěn)定。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①正確選擇單點(diǎn)接地通常，濾波電容公共端應(yīng)是其他的接地點(diǎn)耦合到大電流的交流地的唯一連接點(diǎn)，同一級電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點(diǎn)上?？刹捎靡稽c(diǎn)接地，即將電源開關(guān)電流回路中的幾個(gè)器件的地線都連到接地腳上，輸出整流器電流回路的幾個(gè)器件的地線接到相應(yīng)的濾波電容的接地腳上，這樣電源工作較穩(wěn)定，不易自激。做不到單點(diǎn)時(shí)，在共地處接兩個(gè)二極管或一小電阻，或接在比較集中的一塊銅箔處就可以。②盡量加粗接地線若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞，因此要確保每一個(gè)大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號(hào)線，如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm，也可用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。③局布線的考慮從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致。設(shè)計(jì)布線圖時(shí)，走線盡量少拐彎，印刷弧上的線寬不要突變，導(dǎo)線拐角應(yīng)≥90°，力求線條簡單明了。印刷電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去。如果電路很復(fù)雜，為簡化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問題。④查與復(fù)查布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。一般檢查線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。電源線和地線的寬度是否合適，在PCB中是否還有能讓地線加寬。5.2硬件調(diào)試在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)的步驟要求我對自己的硬件電路板進(jìn)行了調(diào)試工作，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論，以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)。（1）檢測元器件檢測所有元器件的好壞，是否正常工作，導(dǎo)線是否導(dǎo)通等。具體的實(shí)現(xiàn)方法是先檢測電容、電阻及導(dǎo)線是否短接，采用的工具是萬用表。檢測各個(gè)引腳信號(hào)給電路接通電源，大概用手摸一下元器件是否發(fā)熱，有的話，關(guān)掉電源，進(jìn)行再次檢測；沒有的話，則測試所有芯片的VCC端電壓是否達(dá)到要求，接地端是否都接地，無誤后，則開始對電路中所用到的引腳進(jìn)行信號(hào)波形測試，所使用的工具最好是示波器。當(dāng)以上檢測都沒有什么問題的時(shí)候，就可以進(jìn)行整體調(diào)試了，調(diào)試的結(jié)果能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求數(shù)據(jù)，就算硬件設(shè)計(jì)工作完成。（2）硬件調(diào)試小結(jié)做單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試之前首先應(yīng)該確認(rèn)電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否是電源電壓，例如常用的5V。接下來就是檢查復(fù)位引腳電壓是否正常。分別測量按下復(fù)位按鈕和放開復(fù)位按鈕的電壓值，看是否正確。然后再檢查晶振是否起振了，一般用示波器來看晶振引腳的波形，注意應(yīng)該使用示波器探頭的“X10”檔。另一個(gè)辦法是測量復(fù)位狀態(tài)下的IO口電平，按住復(fù)位鍵不放，然后測量IO口（沒接外部上拉的P0口除外）的電壓，看是否是高電平，如果不是高電平，則多半是因?yàn)榫д駴]有起振。另外還要注意的地方是，如果使用片內(nèi)ROM的話（大部分情況下如此，現(xiàn)在已經(jīng)很少有用外部擴(kuò)ROM的了），一定要將EA引腳拉高，否則會(huì)出現(xiàn)程序亂跑的情況。有時(shí)用仿真器可以，而燒入片子不行，往往是因?yàn)镋A引腳沒拉高的緣故（當(dāng)然，晶振沒起振也是原因之一）。經(jīng)過上面幾點(diǎn)的檢查，一般即可排除故障了。如果系統(tǒng)不穩(wěn)定的話，有時(shí)是因?yàn)殡娫礊V波不好導(dǎo)致的。在單片機(jī)的電源引腳跟地引腳之間接上一個(gè)0.1uF的電容會(huì)有所改善。如果電源沒有濾波電容的話，則需要再接一個(gè)更大濾波電容，例如10uF的。遇到系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，就可以并上電容試試（越靠近芯片越好）。另外，做單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)一定要有耐性，靜下心來一點(diǎn)點(diǎn)的調(diào)，千萬不要著急。5.3軟件調(diào)試軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)有關(guān),如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù),則逐個(gè)模塊調(diào)好后再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。

對于模塊結(jié)構(gòu)程序．要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試時(shí),一定要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方式,通過檢查用者系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場情況、RAM的內(nèi)容和I／O口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求,有無循環(huán)錯(cuò)誤、有無機(jī)器碼錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤,同時(shí),還可以發(fā)現(xiàn)用者系統(tǒng)中存在的硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和軟件算法錯(cuò)誤。各程序模塊通過后,則可以把相關(guān)功能塊連在一起進(jìn)行總調(diào)。這個(gè)階段若有故障,可以考慮各子程序運(yùn)行時(shí)是否破壞了現(xiàn)場,緩沖單元、工作寄存器是否發(fā)生沖突,標(biāo)志位的建立和清除是否有誤,堆棧區(qū)是否有溢出,輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等,若用者系統(tǒng)是在開發(fā)機(jī)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí),還要考慮用者緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。單步和斷點(diǎn)調(diào)試后,還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試,用以確定定時(shí)精度、CPU的實(shí)時(shí)響應(yīng)等問題。

對于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)試方法和模塊結(jié)構(gòu)的調(diào)試方法類似,只是需逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試,在調(diào)試某一個(gè)任務(wù)時(shí),同時(shí)也調(diào)試相關(guān)的子程序、中斷服務(wù)程序。逐個(gè)任務(wù)調(diào)試好后,再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。5.4綜合調(diào)試5.4.1常見故障

(1)邏輯錯(cuò)誤

樣機(jī)硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝錯(cuò)誤而造成的,包括錯(cuò)線、開路、短路、相位錯(cuò)誤、時(shí)序錯(cuò)誤等,其中最常見的是短路故障。

(2)元器件錯(cuò)誤

元器件錯(cuò)誤的原因有器件損壞或性能不符合要求,電解電容、二極管的極性接反或集成塊裝反等。

(3)可靠性差

應(yīng)用系統(tǒng)可靠性差的原因很多,如金屬化孔、接插件接觸不良、內(nèi)部和外部的干擾、電壓紋波系數(shù)過大、器件負(fù)載過重等均會(huì)造成系統(tǒng)的可靠性差。另外,走線和布置的不合理也會(huì)造成系統(tǒng)可靠性差。(4)電源故障電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求、電源功率不足、負(fù)載能力差、紋波太重等。5.4.2調(diào)試方法

(1)脫機(jī)調(diào)試

脫機(jī)調(diào)試是在加電前,先用萬用表等工具,按圖紙仔細(xì)核對樣機(jī)線路是否正確,并對元器件的安裝、型號(hào)、規(guī)格等進(jìn)行仔細(xì)檢查,特別注意印制板加工和焊接時(shí)有無走線之間相互短路等。

（2)聯(lián)機(jī)調(diào)試

聯(lián)機(jī)前先切斷電源,把仿真插頭插到樣機(jī)的單片機(jī)插座上,檢查一下開發(fā)機(jī)與樣機(jī)之間的電源、接地是否良好。一切正常后,即可打開電源。通電后執(zhí)行開發(fā)機(jī)讀／寫指令,對用者樣機(jī)的存儲(chǔ)器I／O口進(jìn)行讀／寫操作,進(jìn)行邏輯檢查。若有故障,可用示波器觀察有關(guān)點(diǎn)的波形,尋找和分析故障原因,并進(jìn)一步排除故障。

在用者系統(tǒng)的樣機(jī)(主機(jī)部分)調(diào)試好后,便可按入用者系統(tǒng)的其它外圍部件,如鍵盤、顯示器等,再進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)試。(3)軟硬件結(jié)合調(diào)試硬件、軟件仿真調(diào)試，經(jīng)硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移到現(xiàn)場進(jìn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。5.5電氣制作及調(diào)試心得性能優(yōu)良的電路系統(tǒng)，不僅需要選用質(zhì)量可靠的元器件、設(shè)計(jì)合理的電路、印刷電路板和的布線和元器件的合理布局也不容小視。正確的布局和合理的布線可以消除元器件間的一些噪聲干擾，同時(shí)便于生產(chǎn)調(diào)試和檢修。雖然本系統(tǒng)對電路板要求不是很高，但是還是盡量避免電路板散熱性能不好或臨近導(dǎo)線間的交叉干擾，首先確定PCB板得具體尺寸和安裝固定孔位置大小，然后根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行整體預(yù)布局，將模擬電路和數(shù)字電路分開，功能區(qū)和非功率區(qū)分開，對噪聲敏感區(qū)域和對噪聲不敏感區(qū)域分開。然后根據(jù)電器連接的關(guān)系組合布線。元器件應(yīng)該整齊、均勻、緊湊地排列在PCB電路板上，盡量把相關(guān)的元器件靠在一起，同時(shí)要注意分清優(yōu)先級。合理設(shè)置PCB布線的參數(shù)，引線間距離及引線和焊盤間距離不能設(shè)置太小。元器件布局完成后用自動(dòng)化布線察看布局是非合理，如果不合理就去掉自動(dòng)布線的引線，手工連線。在印刷導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧，避免采用直角拐彎。1、首先是焊接的順序問題。當(dāng)初板子做好以后，我一口氣就把所有的元件焊上去了，這樣對于沒有調(diào)試過的板子，就很難找到原因。所以焊接的順序很重要，應(yīng)該是應(yīng)該按功能劃分的器件進(jìn)行焊接，順序是功能部件的焊接--調(diào)試(OK)--另一功能部件的焊接，這樣容易找到問題的所在。2、如果在調(diào)試按功能劃分的器件上出現(xiàn)問題，可以按以下步驟進(jìn)行：

1）檢查原理圖連接是否正確

2）檢查原理圖與PCB圖是否一致

3）用萬用表檢查是否有虛焊，引腳短路現(xiàn)象

4）有條件的可以用示波器。如我就是通過示波器對AT89C52各個(gè)引腳進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地址線都是有信號(hào)的，而數(shù)據(jù)線無信號(hào)出現(xiàn)，才找到問題所在。

5）飛線。用別的的口線進(jìn)行控制，看看能不能對其進(jìn)行正常操作，多試驗(yàn)，才能找到問題出現(xiàn)在什么地方。5.6本章小結(jié)本章主要講述了調(diào)試的環(huán)境及硬件調(diào)試和軟件調(diào)試的一些基本方法，以及板子的組成部分。對舵機(jī)控制角的測試，分析了應(yīng)用在機(jī)械手控制系統(tǒng)的具體控制方法，并分析和總結(jié)了一些制作電路板的經(jīng)驗(yàn)和調(diào)試心得。6總結(jié)及展望6.1總結(jié)本文根據(jù)任務(wù)要求對八自由度機(jī)器手系統(tǒng)進(jìn)行了研制，設(shè)計(jì)并加工了機(jī)器手本體，并對有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。論文主要完成了以下幾方面的工作:1.根據(jù)老師的任務(wù)要求，確定了機(jī)器手的基本技術(shù)要求，提出了八自由度的總體構(gòu)型，完成了機(jī)器手系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。本文提出了運(yùn)用單片機(jī)控制電動(dòng)舵機(jī)的集成設(shè)計(jì)的方案。但是該方案由于舵機(jī)的動(dòng)力小，建議采用直流電機(jī)集成設(shè)計(jì)的方案，大大提升整個(gè)機(jī)械手系統(tǒng)的動(dòng)力。使機(jī)械手運(yùn)用更加廣泛。2.本文完成了伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了機(jī)器手本體結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)并加工出工程樣機(jī)。積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并總結(jié)了一些教訓(xùn)。今后的硬件設(shè)計(jì)中，需要加以總結(jié)和修正。而對于軟件部分的設(shè)計(jì)，需要再進(jìn)行詳細(xì)分析，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。6.2完善和展望通過幾個(gè)月的努力，基本完成了系統(tǒng)基本要求，鑒于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)間較短，經(jīng)費(fèi)有限，個(gè)人能力有限等條件的約束，整個(gè)系統(tǒng)還存在著設(shè)計(jì)簡陋，精確度有待提高等問題，還需進(jìn)行更專業(yè)的完善和優(yōu)化，經(jīng)過進(jìn)一步的完善，完全可以應(yīng)用于實(shí)際測量中。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以在以下方面繼續(xù)開展進(jìn)一步的研究1.完成機(jī)器手的控制系統(tǒng)測試;2.增加反饋電路，運(yùn)用PID控制，使機(jī)械手控制系統(tǒng)更加快速、穩(wěn)定、容易控制；3.舵機(jī)的動(dòng)力太小，運(yùn)用異步電動(dòng)機(jī)，使機(jī)械手更加廣泛運(yùn)用到工業(yè)、生活中的。謝辭時(shí)光如梭，四年光陰轉(zhuǎn)眼已逝！回顧這四年的求學(xué)生涯，老師、同學(xué)們的顏容歷歷在目，感激之情油然而生。首先衷心地感謝我尊敬的指導(dǎo)老師韓海媚講師。在大四期間，韓老師在學(xué)業(yè)上對我悉心指導(dǎo)，生活上關(guān)懷備至，使我能夠圓滿地完成本科學(xué)業(yè)。韓老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的教學(xué)理念、謙虛熱情、樂觀進(jìn)取的人生態(tài)度，求真務(wù)實(shí)，孜孜以求的工作作風(fēng)將是我畢生學(xué)習(xí)的榜樣！在過去的四年中德高望重的郝衛(wèi)東副教授也給予了我大力的指導(dǎo)和熱情的關(guān)懷，郝老師深入淺出的教學(xué)風(fēng)格讓我領(lǐng)略機(jī)器人技術(shù)的無限魅力與樂趣。同時(shí)還感謝所有教育過我的老師！老師們傳授給我的專業(yè)知識(shí)是我不斷成長的源泉，也是完成本課題的基礎(chǔ)。特別感謝我父母親！你們給我生活上的關(guān)懷和精神上的鼓勵(lì)是我學(xué)習(xí)的動(dòng)力.感謝我的舍友，四年生活在同一屋檐下，感謝我們一起經(jīng)歷的點(diǎn)點(diǎn)滴滴.感謝身邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們四年來的關(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時(shí)代，將會(huì)是我一生最珍貴的回憶.最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師表示衷心感謝！參考文獻(xiàn)[1]杜坤梅、李鐵才編著，電機(jī)控制技術(shù)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002,P43-P54，P76-P105[2]張琛，無刷直流電動(dòng)機(jī)原理與應(yīng)用(第2版)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003,P10-P16[3]王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2002，P144-P154，[4]譚建成.電機(jī)控制專用集成電路［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，,P223-P244，[5]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2001，P13-P14，[6]何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］,北京：航天航空大學(xué)出版社,2003,P263-P267，[7]廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ)［M］北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2004,P165-P167，[8]希才,新型實(shí)用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2005,P210-P215[9]胡斌電子線路基礎(chǔ)［M］人民郵電出版社,2006,P201-P209[10]汪志峰可編程序控制器原理與應(yīng)用［M］西安電子科技大學(xué)出版社,2007,P56-P62[11]張建民機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］高等教育出版社,2007,P132-P136[12]張鐵，謝存禧機(jī)器人學(xué)［M］華南理工大學(xué)出版社,2003,P156-163[13]LangeJ.TappenInductorImprovesEfficiencyforSwitchingRegulater[M].cetronicDesign,Aug.1979.[14]PrecidentHR.ApplyingHigh-FtequencytoLow-CurrentRegulatedHVSupplies[M].condNationalSolid-StatePowetConversionConference,Oct.1975.[15](美)R.F.格拉夫.電子電路百科全書[M].《電子電路百科全書》翻譯組譯，北京：科學(xué)出版社，1991.附錄AT89C51輸出PWM原理圖光耦隔離電路原理圖PCB圖光耦隔離電路PCB圖AT89C51輸出PWMPCB圖系統(tǒng)控制舵機(jī)仿真圖順時(shí)針仿真圖逆時(shí)針仿真圖電機(jī)復(fù)位仿真圖程序清單//#include "at89x51.h"#include "LCD1602.h"#include <string.h>unsignedcharTL01;unsignedcharTH01;unsignedcharTL02;unsignedcharTH02;intA,C;//////////////////////////////////ucharnum;ucharLCD_Ref_Flg; //LCD刷屏控制1：刷屏0：不刷屏constchar*str[]={"Sysinit...","MotorTurnright","Mot