基于PIC16F877单片机的示教机械手控制系统的设计

kajchild

摘要:主要讲述的是示教机械手控制系统在PIC单片机中的实现问题。并从机械部分的工作原理,硬件接口的设计以及软件部
: s6 K  ]: [7 A分的编写三个方面分别进行了详细的论述。

+ J% S% Y6 N) F& q! \  u关键词:单片机,机械手，步进电机,工业机器人
# z6 X( c6 C. U2 g+ O' h
一般来说对机械手的操作通常有两种方法:一是通过面板
上的一些电子开关和几个主要的控制键(例如启动,停止、复位、
+ b4 Y1 l" v5 ^1 o再现等);二是通过示教盒,示教盒实际上是用户对机械手的手
动控制设备,它通过操作各个关节,来控制机械手的形态。示教
盒上有按钮可以用来把机械手的当前位置,姿态存入存储器,调
节手爪的运行速度,控制手爪的开合等等。这里采用第一-种方法
即人为的设计一个小键盘(8x8) 来对系统进行控制，采用
PIC16F877单片机。
  o8 E3 {+ U9 h: w/ G7 U/ G- W1机械部分的工作原理
系统工作过程可分为示教过程和再现过程。通过预先设计
0 U7 N  U! [  N' Z$ l4 r  T好的一个小型键盘,在键盘上布置了一些控制按钮(例如,启动
- d5 y# |/ }$ S( C. V/ x1 z# Z按钮,停止按钮.复位.再现按钮等等)来操作机械手臂上的步进
; ^- p8 ~) Z+ I, V6 V$ n电机,步进电机带动大小臂进行旋转,此时手臂下的电位器传感
器就获得了机械手的旋转位置,并将此位置值经转换后送入到
单片机的存储器内。可以是逐点的示教也可以是连续的示教,在.
5 t  J4 i( b2 l) |* ~0 r. E/ o示教状态下,可人为地采样若干个点,已完成所要求的操作。
0 @6 T9 U* L2 d$ W在再现状态下,通过存儲器中存储的示教点的位置值,来复
原整个示教过程。这种示教再现即手把手的教，而后，机械手
7 J- n: B9 k2 ]: w“学“你所教的过程。在工业中所用的这种示教再现很多。通过机.
械手来完成一- 些定点定位的操作，每个示教点也就是将来即将
完成的各种功能操作。
* Q. |( @+ U* H1 `% b: T6 x: [1 S2控制部分硬件实现电路图的设计
; Q$ f9 O( l+ ]1 M7 ?本设计中采用8个按键组成的小键盘,两只发光二极管(用
6 ]9 w( f) N4 S6 r. Y# K- a于监测系统所处的状态,比如是示教状态还是再现状态),使用
# h! N- j7 s% i: D1片74L S245芯片作为键盘的接口,通过PortC和PortA两个
口来连接驱动器,步进电机和电位器。
8位键盘通过74LS245与单片机相连，键盘按键状态的数
据输入是由RC3输出脚控制;当RC3=0时，键盘状态从
$ w+ z) T  T8 b1 Q, X% W9 h74LS245的引脚连接到PIC单片机的引脚PBO~PB7上，读出
PortB端口的数据即为键盘的状态。为了及时的响应键盘的操
作,需要不断的对键盘进行扫描，将键盘的扫描程序安排在主程
序的循环执行过程中，并采用30ms延迟来消除按键的抖动间
题。同时为了实现每按键一次只响应--次的功能,在执行相应的
( m3 C! T" Q) b: o7 \6 s( U按键程序之前,必须确保按键已经松开,一般来说扫描键盘的时
# l% `; b5 B( Q间很短,仅几微秒,而按键时间- -次至少需要几十毫秒,所以只
要有键按下,都能被扫描到。按键按下时有一定的抖动时间,因
4 N$ V* c1 p- d0 K此在编制程序时，应该用延时消除抖动，以免产生多次按键错
: [9 N  u( c; z8 V- G) u误，可通过软件编程的方法来实现。.


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人为的设计一个小键盘(8x8) 来对系统进行控制，采用PIC16F877单片机