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二、硬件设计分析一、元器件作用、选择序号名称型号数量备注1单片机AT89S51（89C51）1片2驱动器T4072片3晶振12M1片4发光二极管LED（红）4只5电解电容10UF16V1只6圆片电容5～30PF2只7电阻8.1K1只8电阻1K1只9电阻5104只10小继电器DC5V4只11二极管2CP4只12按钮开关6只13芯片插座40芯1片14芯片插座14芯2片15印制电路板1块16细导线若干6米17焊锡丝若干各元件作用：1、单片机：AT89S51是一个低功耗，高性能COMS8位单片机，片内含8KBytes／SP的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，兼容标准MCS—S1指令系统，及80C51引脚结构。芯片内集成了通过8位中央处理器和ISPFlash存储单元。2、驱动器：单片机中应用系统中的逻辑门驱动芯片，起到输出更大电流的作用。3、晶振：结合单片机正常工作提供稳点的时钟信息，单片机询问一次存储器时间成为一个机器周期，这是一个时间基准。4、发光二极管：起到发光显示电路运作。5、电解电容：对复位电路的充放电，使电能能够实现一个按钮与上电复位功能。6、图片电容：调谐对于频率相关的电路进行系统调谐。7、电阻：起分压作用。8、小继电器：一种控制器件。它具有控制系统和被控制系统之间的相互关系，它实际用于小电流控制大电流的一种自动开关在电路中起自动调节，安全保护和转换电路的作用。9、二极管：起到检波和小电流整流作用。10、按钮开关：手动控制电路运行，控制整个电路的运行过程。11、芯片插座：便于插拔。12、印制电路板：用来安放元器件，焊接电路。13、细导线：用来连接各个元器件。14、焊锡丝：焊接元器件于印制电路板上。二.、连接与地址分配限位开关用按钮开关代替输入P1.0启动按钮P1.1夹紧限位开关P1.3B位置限位开关P1.4A位置限位开关P1.6复位按钮开关P2.0B→A电磁阀P2.2松开电磁阀P2.4A→B电磁阀P2.6夹紧电磁阀启动按钮→手指气缸在A位置（此处有限位开关）夹紧物体后，延时1S→旋转气缸带动手臂，从A位置旋转到B位置（此位置有限位开关）释放物体，延时1S完成搬运工作→复位按钮→旋转气缸带动手臂从B到A，并且松开手指汽缸。80S51单片机的封装和引起1.具有总线扩展引脚DIp40封装电源及时时钟引脚（4个）Vcc:电源接入引脚；Vss：接地引脚;XTAL1:晶体振荡器接入的一个引脚；XTAL2：晶体振荡器接入的另一个引脚；2.控制线引脚（4个）RST/Vpp：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE/PRDG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚;EA/Vpp：内外存储器选择引脚/片内EPRON（或Flash）编程电压输入引脚；PSEN：外部程序存储选通信号输出引脚.3.并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）P0.0~P0.7：一般I/O引脚或数据/低位地址总线复用引脚；P1.0~P1.7：一般I/O引脚；P2.0~P2.7：一般I/O引脚或离位地址总线引脚；P3.0~P3.7：一般I/O引脚或第二功能引脚.3.连线说明：元器件端口作用S1P1.0启动按钮S2P1.1机械手夹紧限位开关S3P1.3B位限位开关S4P1.4A位限位开关S5P1.6复位开关P2.0B→A电磁阀P2.2松开电磁阀P2.4A→B电磁阀P2.6夹紧电磁阀连线说明：连线是设计中最重要的的一项，因为它决定着电路能否正常运行，而且它比较繁琐，极易造成断路、短路现象，因此连线的时候要特别注意。当然，在设计硬件的时候，为防止此类事件的发生，可以将其考虑，在内进行作用，其中主要的是对AT89551的重新排版，将其对应的端口内集到一外，这样对于连线的时候可以做到不乱，为防止焊接电路板时由于单片机引脚过多而引起短路或其它一些状况，我们在设计时采用“隔点输入法”，即输入端采用P1.0，P1.1，P1.3，P1.4，P1.6引脚夹接。在焊接电路板时，我们先是在电路板上规划，排版，希望达到焊接时快而布局美的效果，为防止焊接时出乱，应将输入、输出端采用不同导线来接，先将所有接高压的端子留下，待所有控制电路连接好了再全部并接，最后一根导线引出，而低压端也是一样。为防止焊接混乱，焊接时先接控制电路，然后是检查电路，最后是接电源线，这样可以减小出错的概率，而且可以节约时间。三、软件设计分析1.软件设计思路分析根据任务书所提供的要求，我们初步确定其工作流程。当我们按下开始按钮时，机械手的手挡气缸在A位置夹紧物体后，延时1S，旋转气缸带动手臂，从A位置旋转到B位置。由于没有气阀接触器，所以，我们用另一个按钮来代替。当按下开始按钮时，它对应的P1口应该置=1”，其他几个动作也是如此，当P1口的输入为=1”的时候，它P2口的控制对应动作输入也是=1”，即点动控制，在整个动作过程完成后，按下复位按钮，全部端口的值都为=0”，机械手回到初始状态，当然，输入，输出端口全部由自己定，所选的按点也由自己定，但在写程序的时候要对应，对于机械手的复位和单片机的复位是不相关的。机械手复位是通过相当于接触器来实现的，而单片机的复位是连接=RST/Vpo”端口来复位。它的复位只能将单片机的各端口的值回到最初状态，并不能使气爪回到初状态，这是在写程序的时候考虑在内的。2、流程图限位开关1B1夹紧时限位开关1B1夹紧时限位开关1B2限位开关1B2接通夹紧延时1S从A旋转至B位置释放物体延时1S复位按钮从B位置到A位置松开汽缸四、仿真调试说明1、目标程序的生成：（1）建立工程：为了获取目标程序，通常需要利用多个程序构成工程文件，这程序包括汇编语言源文件，C语言源文件，库文件，包含文件等。（单机Project→选项viewunyibnProject在弹出的窗口中输入准备建立工程文件名）（2）配置工程刚建立的工程仅是一个框架，应该根据需求添加相应的源程序，在工程窗口中sourceGroup处单机鼠标右键会弹出一个菜单，单机AddFilesForGroupSourceGroup，在弹出的窗口中改变文件类型，填入文件名。（3）编译工程工程的编译是正确生成目标程序的关键，要完成这一任务应该进行一些基本设置，在Project菜单的下栏选项中单机OptionForTarget=Target出现反向。a.Perice标签，单片机型号的选择b.Target晶振频率的设置c.Output标签输出文件选项GreareAEXFileb要打勾d.Debut在标签软件模拟方式与硬件仿真方式的选择2.仿真调试目标文件Ki.out已生成，以下为仿真调试在Debuy菜单的下拉选项中单击Start丨StopDebuySession进入调试状态.在periphermh菜单的I/Oports选项上选择part2在Debuy菜单下选择step方式运行，观察put2窗口状态变化，如果要用Run方式应加入一般延时程序，以便观察，LED显示灯的变化。五.设计小结1.课程设计体会见后附录2.设计优缺点分析优点：①气动技术以空气为工作介质，空气随时可取，切粘性小，在管内流动阻力小，便于集中供气和远距离输送。②成本低，可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。缺点：①系统硬件设计相对比较复杂，运用单片机控制包括扩展电路部分和系统配置电路。②系统的抗干扰能力相对较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。六．参考书目张毅刚《MCS-51单片机应用设计》哈尔滨工业大学出版社，1997平天峰《单片机应用系统设计与仿真调试》北京航空航天大学出版社，2005胡学涛《单片机原理及应用系统设计》电子工业出版社，2005李金利《单片机原理及应用技术》高等教育出版社，2009