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1、课程（产品）设计(宋体小初)基于单片机的超声波检测模块设计(楷体一号)教学单位: 机电工程学院(仿宋三号)专 业: 机械设计(仿宋三号，不要填写成班级名称)班 级: 10 机械 A(仿宋三号)学 号: 2010100201050(仿宋三号)学生姓名: 郑其勇(仿宋三号)指导教师: 刘保军（职称）(仿宋三号)完成时间: 2013 年 12 月 30 日(仿宋三号)电子科技大学中山学院机电工程学院课程（产品）设计任务书题目名称 基于单片机的超声波检测模块设计设计目的学习使用单片机的控制功能和用超声波传感器实现测量距离，并且掌握使用 Protel99 进行电路设计和制图的方法步骤，能将设计出的电路原
2、理图下载到 PCB 板进行仿真。理解超声波传感器的超声波发生机制及发射、接受，放大装置和以单片机 AT89C51 为中心控制单元，实现超声波发射及其遇到障碍物发生反射形成回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，以完成设计目标，熟悉51 单片机软件编程及调试环境 KeilC51 软件。(宋体小四，左对齐)设计条件 (宋体小四，左对齐)设计内容及要求本设计采用以 AT89C51 单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程
3、序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。(宋体小四，左对齐)设计步骤 (宋体小四，左对齐)成果形式 (宋体小四，左对齐)参考文献1 华兵.MCS-51 单片机原理应用M.武汉：武汉华中科技大学出版社，2002 .5 2 李华.MCU-51 系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1993. 6 3 陈光东.单片机微型计算机原理与接口技术(第二版)M.武汉：华中理工大学出版社，1999.4 4 徐淑华，程退安，姚万生.单片机微型机原理及应用
4、M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999. 6. 5 苏长赞.红外线与超声波遥控M.北京：人民邮电出版社，1993.7 6 张谦琳.超声波检测原理和方法M.北京：中国科技大学出版社，1993.10 (宋体小四，左对齐)指导教师 年 月 日目 录(黑体小三，居中)1 题目分析(一级标题黑体三号) .11.1 自动生产线的结构和控制系统的背景(二级标题黑体小三) .11.2 安装搬运单元的结构控制系统的发展现状(二级标题黑体小三) .11.3 本次设计研究的内容、目的(二级标题黑体小三) .12 自动生产线安装搬运单元的工作原理(一级标题黑体三号) .22.1 认识安装搬运单元(二级标题黑体小三
5、) .22.1.1 安装搬运单元的结构与功能(三级标题黑体四号) .22.1.2 安装搬运单元的工艺流程(三级标题黑体四号) .25 结束语(黑体三号) .4参考文献(黑体小四) .5附录(黑体三号) .71 实物图(黑体小三) .72 系统主程序(黑体小三) .8(注意：目录内容宋体小四)01 题目分析(一级标题黑体三号)1.1 自动生产线的结构和控制系统的背景(二级标题黑体小三)自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统，简称自动线。（正文宋体小四，行距设置为：多倍行距 1.25 倍）1.2 安装搬运单元的结
6、构控制系统的发展现状(二级标题黑体小三)目前，国外已大量应用机器人技术，机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。1.3 本次设计研究的内容、目的 (二级标题黑体小三)本次设计主要工作就是通过系统软件的编程和硬件的设计来实现对自动生产线安装搬运单元的结构控制。系统用 V4.0 STEP 7 Micro WIN SP3 软件来编程，采用步序状态字的变化来实现。硬件采用的是西门子 S7-200PLC 来进行驱动，使小电机和发光灯按照编制好的程序来工作。通过软件和硬件的结合从而实现对自动生产线安装搬运单元的结构控制。本次设计的意义在于更多的了解西门子 S7-
7、200PLC 的应用，能熟练的使用 V4.0 STEP 7 Micro WIN SP3 软件编程，并且能自己设计出硬件，自己去焊接和组装。这使得自己对自动控制有了更深刻的了解。1（每一章单独起页）2 自动生产线安装搬运单元的工作原理(一级标题黑体三号)2.1 认识安装搬运单元(二级标题黑体小三)2.1.1 安装搬运单元的结构与功能(三级标题黑体四号)安装搬运单元主要由提取模块、工件平台、直线转圆周运动装置、气动处理组件、I/O 接线端口、阀组等组成。安装搬运单元可以模拟提取工件、按照要求将工件分流的过程，同时能提供一个安装工位，实现大、小工件的组装。其结构组成如下：1）提取模块该模块实际上也是
8、一个“气动机械手” ，主要由一个直线气缸（上下摆动） 、摆臂和气动夹爪等组成。摆臂相当于气动机械手的“手臂” ，只是 在这时不能伸缩，只能上下摆动，它有一个安装在下方的直线气缸驱动，在摆臂的前端安装有一个气动夹爪，用于抓取工件。2）直线转圆周运动装置提取模块的左右移动及旋转由两个直线气缸所控制，它通过一定的机械转换装置，在实现直线运动的同时还能提供圆周运动，这样在本单元上可提供四个工位，分别为左工位（提取工位） 、左上工位（安装工位） 、右上工位（未用）和右工位（输出工位） 。3）工件平台工件平台安装在安装工位上，用于实现大、小工件的组装。4）I/O 接线端口它是该工作单元与 PLC 之间进行
9、通信的线路连接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到 PLC 上。2.1.2 安装搬运单元的工艺流程(三级标题黑体四号)安装搬运单元的工艺流程如下：1）按启动按钮后，启动送料电动机驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开始检测。2图 2-1 整机工作流程 (图题 宋体小五)表 2-1 电气接口地址 (表头 宋体小五)3（每一章单独起页）5 结束语(黑体三号)本次毕业设计的内容涉及硬件和软件两个部分，该课题的研究在实际生活中具有很大的应用意义，对于现今生活中的应用得非常重要和广泛。总体而言设计完成的主要工作有下：
10、1）查阅了相关资料，对设计内容、意义方面有了比较深的认识和理解。阐述了设计问题是在怎么样的情况下提出的，描述了设计要完成的任务，说明了课题研究的目的、意义和采用的研究方法等。4参考文献(黑体小四)参考文献示例（使用时删除此句）：1 2009武术擂台赛比赛规则2.2.0版.2009.2 杨学军,丁盖盖.防守型武术擂台机器人的研究与实践J. 机器人技术与应用.2009（4）：44-46.3 李卫国,王志刚.进攻型武术擂台机器人的研究与实践J. 机器人技术与应用.2009（4）：41-43.4 郝俊青.武术擂台赛机器人的设计策略J. 科技情报开发与经济.2009，19（9）：124-126.5 In
11、noSTAR实验指导书.20096 林浩岳，章敏鹏，周增元.韩山师范学院“韩鹰队”队伍描述D.韩山师范学院,2008.7 张俊.匠人手记M.北京航空航天大学出版社.2008.107-113.8 王志良，周桌，靳松.竞赛机器人制作技术M.机械工业出版社,2007.9 江海波,王桌然,耿德根.深入浅出AVR单片机-从ATmega48/88/168开始M.北京：中同电力出版社，2008：3437.10 Cang Ye, Johann Borenstein. Characterization of a 2-D Laser Scanner for Mobile Robot Obstacle Negoti
12、ation. In 编者，edited. Proc. IEEE Int.Conf. On Robotics and Automation, Washington DC, December 2002, pp.2512-2518.5附录(黑体三号)1 实物图( 黑体小三)2 系统主程序(黑体小三 )Network 1(宋体小四)LD SM0.16S Q0.3, 1S Q0.5, 1S Q0.7, 1R M0.0, 1R M0.1, 1MOVW 0, VW0Network 2 LDN M0.0A I0.0S M0.0, 1Network 3LD M0.0A I0.1S M0.1, 1Network 4LD M0.1AW= VW0, 0R M0.0, 1R M0.1, 1Network 5 LD M0.0AW= VW0, 1LPSR Q0.5, 1S Q0.4, 1TON T101, 50AN T101A I0.7INCW VW0LPPA T1017致 谢(黑体三号)自从我接触单片机，到现在能够用以单片机为控制核心设计出我的毕业设计单片机运动控制系统设计。这是一个学习的过程， 。
