基于PIC16F877单片机的示教机械手控制系统的设计

kajchild

+ T- d- S9 a7 a+ u, m9 D5 ~9 D. ~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
6 ^5 A, X" b  [. N分的编写三个方面分别进行了详细的论述。
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关键词:单片机,机械手，步进电机,工业机器人
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7 x0 @. b9 t+ [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、
1 v( W0 O, Q$ w* d. K8 p5 L+ v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
/ Z" o1 Q9 u0 R' c1 f6 v+ b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
5 f, D7 W7 T" @) \6 b  {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
& S( V2 x" `, g4 S, @即人为的设计一个小键盘(8x8) 来对系统进行控制，采用
0 D7 U  \3 W9 |% T  F9 h3 S/ aPIC16F877单片机。
1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
, B  v# T9 w' S! z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
1 y- q8 I6 q% 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
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
  }! E( R6 K3 z! D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.
, S( G( }: W: ~3 h5 w% A示教状态下,可人为地采样若干个点,已完成所要求的操作。
在再现状态下,通过存儲器中存储的示教点的位置值,来复
- z  h6 N4 \3 C0 v原整个示教过程。这种示教再现即手把手的教，而后，机械手
“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
& F& c6 m% q2 l+ o' N! a( X( k( w# z完成的各种功能操作。
4 N8 ~$ I7 H3 Y' A  @7 \% J* q2控制部分硬件实现电路图的设计
本设计中采用8个按键组成的小键盘,两只发光二极管(用
$ Z' ^& [7 o1 P' j! I% b$ y7 J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
; L9 _% e! t0 m6 `  r+ e' A1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
0 ?0 L6 P: h0 t; V4 B- h据输入是由RC3输出脚控制;当RC3=0时，键盘状态从
74LS245的引脚连接到PIC单片机的引脚PBO~PB7上，读出
1 }: r* q+ i/ `" I+ qPortB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
( ~5 w  Z. N) n4 f$ t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
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
间很短,仅几微秒,而按键时间- -次至少需要几十毫秒,所以只
) a; u# h6 T# q/ b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
& F# H0 b' K6 N( a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
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