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27500字论文范文基于单片机的自动喷漆装置的设计与仿真

论文类型:论文范文
论文字数:27500字
论点:粉刷,系统,子程序
论文概述:

本文为单片机论文,主要论述系统总体设计方案,硬件电路模块设计,继电器模块和传感器模块,系统的软件设计,总结与展望。

论文正文:

第一章导言

 1.1研究背景和意义 1.MCU应用开发技术成熟从上个世纪70年代单片机出现以来,随着电子技术的飞速发展,审片机制造技术迅猛发展,已经成为自动化控制的有力工具⑴。目前它运用于嵌入式计算机数量远远超过了电脑,其功能的强大可见一斑。凭借它价格低、功耗低、指令系统丰富等特点,具有更高的性能价格比,其应用的领域也在不断扩大,同时单片机的开发技术也趋于成熟。2.粉刷行业的需要随着住宅环境的改善,家居装修作为周期性多次消费行业,其需要的劳动力越来越多。而粉刷作为家居装修必不可少的一个环节,由于其行业对于健康的危害性,其劳动力更是匮乏。而且如今粉刷工人的粉刷技能参差不齐,往往粉刷结果总会有些不尽人意。目前,油漆粉刷一般由人工进行油漆的调色,这对于油漆工的经验提出了很高的要求。一般用户会提出想要的颜色,由油漆工根据经验进行调色,然后由用户进行最后的确认。但是这样往往容易出现,第一次调色后,用完后在调色出现色差的现象。........ 1.2论文内容的组织和安排本论文主要讨论基于AT89S52单片机实现对自动粉刷装置的控制,通过对于各类颜色油漆量比例的设置,调和出相应的颜色,粉刷出相应的厚度。整个系统釆用4M键盘作为设置面板;采用8位LED数码管实时显示当前时间及工作状态的显示;采用TG12864作为操作界面;采用机械手装置作为执行装置,其中还用到继电器电路控制机械手的运行,传感器电路进行电压转换;采用nRF905模块作为监控系统。本论文的主要内容如下:第一章阐述了该系统设计的背景与意义。第二章给出了系统的总体设计方案,概括分析了系统设计的要求,对于系统功能做了简要的说明,并对在该设计中运用到的主要芯片进行介绍。第三章着重针对硬件电路设计进行介绍。包括了系统的硬件模块的设计方案及幵发过程。第四章为软件设计与调试,构建了自动粉刷装置系统的软件设计方案,描述了各个功能模块的设计流程,并总结了在软硬件联调过程中遇到的问题以及解决方案。第五章给出总结和展望。....... 第二章系统总体设计方案 单片机系统的设计均分为硬件和软件两部分。硬件是指由单片机、输入/输出设备、执行部件等组成的系统;件指各类控制程序。只有软件和硬件紧密结合、协调一致,才能组成高性能的应用系统。在系统的设计过程中,软硬件的功能总是在不断地调整,以便相互适应、相互配合,以达到最佳的性能价格比[4]。本章介绍了自动油漆粉刷装置设计的过程、系统功能概述和系统结构,以及单片机、传感器、锁存器、继电器、液晶显示器等相关主体芯片。 2.1系统设计的框架本系统的设计遵循软件工程开发的原则分成三个阶段:分析阶段、设计阶段和实现阶段。分析阶段是确定要解决的问题及需要完成的目标,也称为需求分析;设计阶段主要是完成在给定的条件下的系统要求;实现阶段主要是实现在所选择的硬件和软件的基础上进行整个软、硬件系统的协调。....... 2.2系统设计的分析进入机械手臂装置。液晶屏上的当前模式变为“粉刷”。LED数码管高3位显示“Run”。机械手臂通过传感器判断工位1、2是否有粉刷器,哪个工位有就先到哪个工位去取(工位1优先),取球后至工位1上方,灯?始粉刷作业,根据设定的厚度结合每次粉刷的厚度,计算出粉刷次数,按照粉刷次数上下移动。粉刷完,向工位2方向移动1小步,再继续粉刷相应的次数,直至粉刷到工位2为止(实践运用中,机械手需要加入动力轮,进行移动,但目前处于实训室仿真阶段,则反复以工位1至工位2距离作为粉刷距离)。一桶油漆刷完,将小球(空桶)放置在工位3,粉刷器的个数减1,在LED数码管上显示。(5)重复步骤(4),直至粉刷器的个数为0。回到初始状态。(6)在机械手臂运行过程中,若出现传感器显示有油漆,但却没有取到的现象,则LED数码管高3位闪烁显示“Err”5秒。直到取到粉刷器为止。持续30S没有抓到粉刷器,则通过nRF905发出信号给主控制器,要求工人前来处理。........ 第三章硬件电路模块设计........18 3.1整体布局........18 3.2最小系统电路设计........18 3.3显示模块........203.4键盘输入模块........243.5机械手模块........243.6继电器模块和传感器模块........263.7无线电通信模块........273.8硬件测试........283.9本章小结........29第四章系统的软件设计........30 4.1程序设计原则........304.2各个模块设计........314.3调试........384.4仿真结果........404.5 小结........43 第四章系统的软件设计 4.1程序设计原则程序是一个系统的灵魂,它指挥着整个系统按照预先设定的要求执行各项功能。软件设计可以大大节约硬件的运行成本,更大程度的发挥着硬件的各项功能。为了让程序编写更为规范合理,必须要按照一定的原则。1.子程序的设计原则根据程序的功能,将复杂的应用程序划分成一个个功能子程序。创建具有执行单项任务能力的功能子程序对于系统功能的实现是很有益的:其一,子程序的代码是可被重复调用的。其二,在调试过程中可以一个个功能子程序单独调试,这样能所需范围,在子程序中将错误找到、排除,不用在整个应用程序中检查错误在进行系统子程序设计时,应做到以下几点。(1)子程序功能单一。良好的软件系统要求合理地按功能进行划分模块。各模块子程序在功能上相对独立,这可以使在子程序设计代码条理清晰、易于修改和调试,通用性强,并且单个子程序修改不会影响到其他子程序。(2)全局变量使用合理。全局变量是指在单片机芯片的RAM区幵辟的固定变量,系统内所有函数都能使用该变量。所以全局变量使用多了,会使各程序之间的关系变得复杂,不利于程序的调试和修改。....... 第五章总结与展望 随着电子技术的飞速发展,单片机智能控制已经显现出其强大的生命力。智能化工业、智能化生活已经不再是梦想,很多产业操作都可用智能机器来替代。它既节约人力资源,也将一些行业的危险系数大大降低。而目前国内人工智能技术在电子自动化方面的研究仍是有限的,因此这一领域在未来就有着极大的发展空间。本文搭建了一个简易的自动袖漆粉刷装置的实验室模型。系统阐述了单片机的原理和结构,在AT89S52的基础上设计了一个简易的自动油漆粉刷装置;是一个采用YL-0001机械手平台,建立自动粉刷装置系统实验室模型。它具有一定的自动化程度,使用机械手臂仿真了粉刷的最基本动作,并且所用的元器件比较常见制作成本比较低,具有一定的可行性。自动油漆粉刷装置是考虑到油漆对于人体的危害性而设计的,克服了一般油漆机价格昂贵的缺点,具有一定的市场。但是由于设备的局限,及本人知识的不足,很多方面考虑不是很成熟,仅仅做到了自动油漆粉刷装置的模型。后续仍有许多问题需要解决如:机械手需要能够做到限定距离上下移动。真实环境中,每个粉刷墙面的面前是不一样的,需要能根据实际情况来限定机械手臂的运行轨迹可伸缩,加入一定的限位幵关,进行距离的控制。目前的设备只能短距离的控制,实践中需要加入动力轮,能使机械手在水平位置上进行移动。墙面往往存在凹凸不平整的现象,要完全用机器替代人工,就必须有对前面平整度的分析功能,能根据墙面情况调整油漆厚度。本文设计了油漆的自动调配,但是这需要对市场上的油漆进行调研,建立油漆数据库,便于工人根据客户选定的颜色进行调配。由于设备设计使用了 HRF905通讯设备,目前仅仅使用其发送数据,后续可以增加远程发送设置参数的功能等。参考文献(略)