分拣机器人单片机控制系统设计

（二〇一七年五月学校代码：10128学号：010202064题目：分拣机器人单片机控制系统设计学生姓名：学院：系别：专业：班级：指导教师：本科毕业设计说明书内蒙古工业大学本科毕业论文摘要一般的分拣机器人由于其操作方式较复杂，分拣的效率较差，人机交互系统的不太完善，机械性能欠佳等已经很难满足当今社会的生产实践需要。伴随着社会的飞速发展，人们对性能优良智能分拣人的需求也与日俱增。设计一款基于单片机的分拣机器人有很大的实践需要和社会功能。根据控制系统的要求，决定采用美国INTEL公司MCS-51系列单片机基本产品89C52，作为分拣机器人的主控制芯片。它具有运行速度快，功耗低，抗干扰能力强等优点，能够完全我的设计要求。本系统包括硬件和软件两个部分。硬件系统主要包括电压转换电路的设计、单片机连接PC机串口电路的设计，单片机系统的设计，驱动电路的设计，显示电路的设计等。在电路图板上完成各模块的设计与连接。分析易得，此系统可以完全满足设计需要。通过光耦等器件克服电机驱动部分与单片机部分的相互干扰。关键词：单片机；硬件设计；软件编程；89C52内蒙古工业大学本科毕业论文AbstractThegeneralsortingrobotismorecomplicatedduetoitsoperation，sortingislessefficient，human-computerinteractionsystemisnotperfect，poormechanicalperformancehasbeendifficulttomeettheneedsoftoday'ssocialproductionpractice.Accompaniedbytherapiddevelopmentofsociety，thedemandforsmartsortersisalsogrowing。Thedesignofasortingrobotbasedonasinglechiphasagreatpracticalneedandsocialfunction.Accordingtotherequirementsofthecontrolsystem，DecidedtoadopttheUnitedStatesINTELMCS-51seriesofbasicproducts89C52，asthemaincontrolchipforthesortingrobot。Ithastheadvantagesoffastrunningspeed,lowpowerconsumptionandstronganti-interferenceability，canbecompletelymydesignrequirements。Thesystemincludesbothhardwareandsoftware。Thehardwaresystemmainlyincludesthedesignofvoltageconversioncircuit，designofserialcircuitofPCcomputerconnectedbysinglechipmicrocomputer，designofSingleChipMicrocomputerSystem，designofthedrivecircuit，displaycircuitdesign,etc。Inthecircuitboardtocompletethedesignandconnectionofthemodule。Analysiseasytoget，Thissystemcanfullymeetthedesignneeds。Throughtheoptocouplerandotherdevicestoovercomethemotordrivepartandthemicrocontrollerpartofthemutualinterference。Keywords:Singlechip，hardwaredesign，softwareprogramming，89C52内蒙古工业大学本科毕业论文I目录第一章前言.........................................................11.1本论文的背景和意义..........................................11.2研究现状....................................................11.3本论文的主要方法与研究进展..................................21.4本论文的工作原理框图........................................21.5本论文的主要内容............................................3第二章系统方案设计.................................................42.1单片机型号的论证与选择......................................42.2数据显示模块的论证与选择....................................52.3驱动器模块的论证与选择......................................62.4电磁阀的论证与选择..........................................72.5总体的方案比较与选择........................................7第三章系统硬件电路设计.............................................83.1STC89C52RC单片机模块.......................................83.1.1中央处理单元CPU的介绍................................83.1.2STC89C52RC单片机的特点...............................93.2复位电路模块...............................................103.3振荡电路模块...............................................103.4LCD12864液晶显示器模块....................................113.5继电器驱动电路.............................................113.68255电机驱动..............................................123.7外部定时器.................................................123.8下载电路...................................................14第四章软件系统设计................................................154.1程序流程图.................................................154.2块初始化函数...............................................154.2.1定时器初始化和pwm的模拟.............................154.1.212864液晶的初始化...................................204.2按键检测程序...............................................254.3电机运行状态控制程序.......................................274.3.1电机控制方法简介.....................................274.3.2电机速度控制策略.....................................274.4机械爪控制程序.............................................314.5锁存器74LS573控制程序.....................................32第五章设计总结及技术展望..........................................33致谢.............................................................34参考文献........................................................35附录1系统设计电路总图............................................36内蒙古工业大学本科毕业论文1第一章前言1.1本论文的背景和意义随着人类社会的进步，人类的聪明才智使得工具越来越先进。工具一直是为人类服务而被生产和改进。工具的进步使人类劳动更加方便，能够在更困难的环境中工作。机器人的诞生是通过解放人类的双手和大脑，从社会生产力的枯竭和生产更方便的工具。自恩格尔伯格先生的发明[1]，机器人已经在过去的100年里发生了很大的变化。目前，机器人已广泛应用于人类生产活动的各个领域。在现代工厂中，白天不懂夜的黑，输送搬运物品，危险完成排爆排爆机器人代替人类工作，甚至坐在宇宙飞船探索宇宙去探索人类未知的世界。与人类相比，机器人有许多优点。机器人不怕累，怕脏，不怕苦。在危险的情况下，机器人的功能突出。而且，机器人工作的准确性比较高，人们不会受到同样情绪波动的影响。机器人的运动方式主要是机械运动，电机驱动[2]是其主要控制方式。单片机控制电机驱动[3]在当今社会很普遍。随着单片机理论和硬件系统的更替，单片机控制技术在国民经济发展中起着重要的作用。自20世纪70年代单片机诞生以来，先后经历了单片机、单片机和SOC三个发展阶段。目前，供应链管理正朝着高性能、多品种方向发展。未来的趋势将是CMOS，低功耗，小体积，高性能，低价格，外围电路。目前，如功率表、示波器等智能仪表，在工业控制、家用电器、各种大型电器等的模块化应用中，都有单片机的使用。单片机渗透到我们工作的各个领域。1.2研究现状国外分拣系统起步较早，目前普遍采用自动化的分拣系统，在我国分拣系统起步较晚，目前主要采用人工分拣方式。智能分拣系统发展依赖于机械设计水平的不断提高，在自动分拣系统中[4]，机械手爪设计科学性影响系统的正常工作。内蒙古工业大学本科毕业论文2自动分拣系统是二战后，发达国家为了提升运送物品效率提出的一种作业方式，广泛应用于大型商场、快递行业。分拣系统适用于大批量的分拣货物，降低了出错概率。此系统的出现极大的减少了人员使用。随着技术的发展，国外的分拣系统呈现出自动化程度越来越高[5]，精确度越来越高。但是系统一次性投入较大，资本回收较慢，系统结构复杂，同时对商品外观要求较高，因此国内发展较慢。而机械机械手在国外发展也较快，由于国外起步较早，其机床加工水平相对较高，机械手爪的生产主要使用自动化机械生产，产品工艺水平高，同时机械手臂自由度公式的出现，加快了工业水平的提升，通过理论计算可以得到机械手臂的尺寸以及需要多少相关的模块[6][7][8]。在进行设计之前可以进行仿真分析每个部件受到的力度，优化各部分尺寸的设计。在国内分拣系统起步较晚，目前还是主要采用人工分拣方式。我国的分拣系统集约化程度低。企业投资一般集中在货架以及传送带等设备上面。物流体系整体运转较低，技术设备相对落后。