簡單的機械臂控制系統設計：
沒有機械臂的具體結構圖，電機處僅代表機械臂關節處的運動情況。
通過控制電機的運動來控制機械臂的具體動作。
將貨物從一個固定位置搬運到另一個固定位置，重復此操作。其中用一個壓力傳感器作為機械臂的啟動開關，當壓力傳感器檢測到有貨物存在于貨架上時機械臂開始執行動作，將貨物夾起搬運到另一個位置。當貨物被搬運到另一個位置的時候數碼顯示屏幕記錄下搬運的個數，當搬運完畢后如果傳感器再次檢測到貨架上有貨物，機械臂即再一次執行剛才的動作，將貨物搬運到另一個位置，同時顯示屏顯示的數字加一，記錄下搬運的貨物數量。
機械臂主要結構，各連接處用電機代替
機械臂末端示意圖
五個舵機：Kpower公司的舵機，分別為：兩個RC20P、一個RD13T、一個RC30P、一個RC05P3。
舵機的選擇的標準：
（1）轉速：轉速由舵機在無負載的情況下轉過60度所需要的時間。
（2）扭矩：可以理解為在舵盤上距舵機軸中心水平距離1厘米處，舵機能夠帶動的物品的重量。舵機扭矩的單位是千克厘米。
2.6軟件設計
（1）定義芯片引腳
（2）定義延時函數
（3）定義中斷函數
（4）定義舵機驅動函數
（5）定義模數轉換器轉換函數
（6）定義PWM波函數
（7）定義初始化函數
（8）通過合理的邏輯整理將要實現的功能通過邏輯運算關聯起來，組合成主函數，并多次調試與修改。
仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）
電路圖
單片機源程序如下:
//線性區間標度變換公式： y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa
#include<reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//ADC0832的引腳
sbit ADCS =P2^2; //ADC0832 chip seclect
sbit ADDI =P2^4; //ADC0832 k in
sbit ADDO =P2^4; //ADC0832 k out
sbit ADCLK =P2^3; //ADC0832 clock signal
sbit PWM0 = P3^0;
sbit PWM1 = P3^1;
sbit PWM2 = P3^2;
sbit PWM3 = P3^3;
sbit PWM4 = P3^4;
sbit PWM5 = P1^5;
sbit PWM6 = P1^6;
sbit PWM7 = P1^7;
sbit ADD = P3^4;
sbit B3 = P3^5;
uint t_up0 = 1500; //舵機PWM高電平時間 1000~2000表示1ms到2ms
uint t_up1 = 1500;
uint t_up2 = 1500;
uint t_up3 = 1500;
uint t_up4 = 1500;
uint t0_h;
uint t0_l;
unsigned int D1,D2,D3,D4;
uint Flag=0;
uchar t0_flag = 0;
uint num_max = 65535; //
uint t_change = 63036; //換路周期2.5ms
uchar error0 = 45;
uchar error1 = 45;
uchar error2 = 52;
uchar error3 = 52;
uchar error4 = 57;
uchar error5 = 57;
uchar error6 = 63;
uchar error7 = 63;
uchar error8 = 70;
uchar error9 = 70;
unsigned char dispbitcode[8]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位掃描
unsigned char dispcode[11]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}; //共陽數碼管字段碼
unsigned char dispbuf[4]; //顯示數碼管的數組
unsigned int temp;
unsigned char getdata; //獲取ADC轉換回來的值
void delayms(uint ms)
{
unsigned char a,b,c;
while(ms--)
{
for(c=1;c>0;c--)
for(b=142;b>0;b--)
for(a=2;a>0;a--);
}
}
void timer_init()
{
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 1;
TMOD = 0x11;
TH0 = (65536 - t_up0)/256;
TL0 = (65536 - t_up0)%256;
}
void timer0() interrupt 1
{
if(t0_flag == 0)
{
PWM0 = 1;
TH0 = (num_max - t_up0 + error0+50*2)/256; //是為了抵消執行語句花的時間
TL0 = (num_max - t_up0 + error0+125)%256;
t0_flag = 1;
}
else if(t0_flag == 1)
{
PWM0 = 0;
TH0 = (t_change + t_up0 +error1+50*2)/256;
TL0 = (t_change + t_up0 +error1+125)%256;
t0_flag = 2;
}
else if(t0_flag == 2)
{
PWM1 = 1;
TH0 = (num_max - t_up1 + error2+50*2)/256; //是為了抵消執行語句花的時間
TL0 = (num_max - t_up1 + error2+125)%256;
t0_flag = 3;
}
else if(t0_flag == 3)
{
PWM1 = 0;
TH0 = (t_change + t_up1 +error3+50*2)/256;
TL0 = (t_change + t_up1 +error3+125)%256;
t0_flag = 4;
}
else if(t0_flag == 4)
{
PWM2 = 1;
TH0 = (num_max - t_up2 + error4+50*2)/256; //是為了抵消執行語句花的時間
TL0 = (num_max - t_up2 + error4+129)%256;
t0_flag = 5;
}
else if(t0_flag == 5)
{
PWM2 = 0;
TH0 = (t_change + t_up2 +error5+50*2)/256;
TL0 = (t_change + t_up2 +error5+129)%256;
t0_flag = 6;
}
else if(t0_flag == 6)
{
PWM3 = 1;
TH0 = (num_max - t_up3 + error6+50*2)/256; //是為了抵消執行語句花的時間
TL0 = (num_max - t_up3 + error6+129+1)%256;
t0_flag = 7;
}
else if(t0_flag == 7)
{
PWM3 = 0;
TH0 = (t_change + t_up3 +error7+50*2)/256;
TL0 = (t_change + t_up3 +error7+129+1)%256;
t0_flag = 8;
}
else if(t0_flag == 8)
{
PWM4 = 1;
TH0 = (num_max - t_up4 + error8+50*2)/256; //是為了抵消執行語句花的時間
TL0 = (num_max - t_up4 + error8+129+1)%256;
t0_flag = 9;
}
else if(t0_flag == 9)
{
PWM4 = 0;
TH0 = (t_change + t_up4 +error9+50*2+10000)/256;
TL0 = (t_change + t_up4 +error9+129+1)%256;
t0_flag = 0;
}
}
//延時函數
void delay_1ms(void) //12mhz delay 1.01ms
{
unsigned char x,y;
x=3;
while(x--)
{
y=40;
while(y--);
}
}
//顯示函數
void display(void) //數碼管顯示函數
{
char k;
for(k=0;k<4;k++)
{
P1 = dispbitcode[k];
P0 = dispcode[dispbuf[k]]; //顯示壓力傳感器讀取到的數值，一共四個數
// if(k==1) //加上數碼管的dp小數點
// P0&=0x7f; //p0相與后賦予新的值
delay_1ms();
}
}
/************
讀ADC0832函數
************/
//采集并返回
unsigned int Adc0832(unsigned char channel) //AD轉換，返回結果
{
unsigned char i=0;
unsigned char j;
unsigned int dat=0;
unsigned char ndat=0;
if(channel==0)channel=2;
if(channel==1)channel=3;
ADDI=1;
_nop_();
_nop_();
ADCS=0;//拉低CS端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=channel&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=(channel>>1)&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3
ADDI=1;//控制命令結束
_nop_();
_nop_();
dat=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
dat|=ADDO;//收數據
ADCLK=1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
_nop_();
_nop_();
dat<<=1;
if(i==7)dat|=ADDO;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
j=0;
j=j|ADDO;//收數據
ADCLK=1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
_nop_();
_nop_();
j=j<<7;
ndat=ndat|j;
if(i<7)ndat>>=1;
}
ADCS=1;//拉低CS端
ADCLK=0;//拉低CLK端
ADDO=1;//拉高數據端,回到初始狀態
dat<<=8;
dat|=ndat;
return(dat); //return ad k
}
void count(void) //計算得到D1,D2,D3,D4
{
unsigned int OverCounter = 0;
bit OverFlg = 0;
unsigned int temp,ppress = 0;
float press;
getdata=Adc0832(0);
if(14<getdata<243) //當壓力值介于15kpa到115kpa之間時，遵循線性變換
{
int vary=getdata; //y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa
press=((10.0/23.0)*vary)+9.3; //測試時補償值為9.3
temp=(int)(press*10); //放大10倍，便于后面的計算
if(temp != ppress)
{
ppress = temp;
OverFlg = 1;
}
D1=temp/1000; //取壓力值百位
D2=(temp%1000)/100; //取壓力值十位
D3=((temp%1000)%100)/10; //取壓力值個位
D4=((temp%1000)%100)%10; //取壓力值十分位
}
}
void KEY(void) //搬運東西電機轉動程序
{
if(Flag<100)
{
if(t_up0 <= 1950&&Flag<=30)
{
t_up0 = t_up0 + 5;
delayms(50);
Flag++;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>30&&Flag<=50))
{
t_up1 = t_up1 + 5;
delayms(50);
Flag++;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>50&&Flag<=70))
{
t_up2 = t_up2 + 5;
delayms(50);
Flag++;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>70&&Flag<=80))
{
t_up3 = t_up3 + 5;
delayms(50);
Flag++;
}
if(t_up0 <= 1950&&(Flag>80&&Flag<=100))
{
t_up4 = t_up4 + 5;
delayms(50);
Flag++;
}
}
}
void KEY0(void)
{
if(t_up0 <= 1950&&Flag>=80)
{
t_up4 = t_up4 - 5;
delayms(50);
Flag--;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=70&&Flag<80))
{
t_up3 = t_up3 - 5;
delayms(50);
Flag--;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=50&&Flag<70))
{
t_up2 = t_up2 - 5;
delayms(50);
Flag--;
}
if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=30&&Flag<50))
{
t_up1 = t_up1 - 5;
delayms(50);
Flag--;
}
if(t_up0 <= 1950&&(Flag>=0&&Flag<30))
{
t_up0 = t_up0 - 5;
delayms(50);
Flag--;
}
}
void main(void)
{
uint a=1,b=0,c=0,d=0;
uint flag=0,F=1,num,i=1;
timer_init();
TR0 = 1;
while(1)
{
count();
while(D2^F) //壓力值出現變化
{
if(D2<2)
{
while(D2^F)
{
count();
if(D2>=2)
{
flag=1;
i=1;
num++;
if(num>0)
a++;
if(num==10)
a=0;
if(num>=10&&num<20)
b=1;
if(num>=1000)
d++;
while(Flag>0)
{
KEY0();
}
F=D2;
}
}
}
else
F=D2;
}
dispbuf[0]=a; //個位
dispbuf[1]=b; //十位
dispbuf[2]=c; //百位
dispbuf[3]=d; //千位
if(D2>=2)
{
flag=1;
i=1;
}
if(flag==1&&i==1)
{
KEY();
}
if(Flag==100)
display();
}
}
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2020-12-3 21:43 上傳
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