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1、课程名称 单片机原理与应用 课题名称 机械手顺序控制器设计 任 务 书设计内容与设计要求设计内容：用单片机设计一个机械手顺序控制器，用来对某一机械手作业的8个工序按时间节拍进行顺序控制，并有合适键盘操作和的工序指示功能。设计要求：1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；*5）进行部分单元电路及应用程序的调试；主 要 设 计 条 件机械手控制系统的工作时间节拍为5秒，设作业工序流程如下： 1、22、33、44、55、66、77、88、1说 明 书 格 式1. 课程设计任务书2. 目录3. 系统总体方案选择与说明4. 系统结构框图与
2、工作原理5. 各单元硬件设计说明及计算方法6. 软件设计与说明（包括流程图）7. 调试结果与必要的调试说明8. 使用说明9. 程序清单10、总结11、参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参 考 文 献参考文献1、 教材单片微型计算机技术 刘国荣
3、 编 机械工业出版社2、 单片微型计算机原理、应用及接口技术 张迎新 编 国防工业出版社3、 单片机实用系统设计技术 房小翠 编 国防工业出版社4、单片机应用系统设计 何立民 编 北航出版社5、单片机原理及接口技术 曹琳琳编 国防科技大学出版社 机械手顺序控制器设计前 言计算机的出现使人类的生活发生了翻天覆地的变化。单片机也是伴随着计算机的产生而产生和发展的。也可以毫不夸张地说，单片机技术的出现给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。它使原来用分立元件进行的控制，转变到用程序进行控制，使控制的可靠性增加了，功能增多了，成本降低了，控制更灵活了。最重要的是，使学习和掌握测控技术变得更加容易。许
4、多非自动化控制专业的人员也能毫不费力地、甚至通过自学单片机技术而成为此专业的控制专家。因单片机技术的应用而产生了许多新兴的专业，它开辟了更多的单片机应用领域，如工业控制、自动化设备、机床、数据采集和处理、智能化仪器仪表、办公自动化、家电、汽车、医疗器械等。越来越多的人在关心、学习、从事单片机应用技术。单片微型计算机是把组成微型计算机的各功能部件，既中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM，I/O接口电路、定时/计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，简称单片机。它是随微型计算机的发展而产生和发展的，在智能化仪表、检测和控制系统领域中有着广泛的应用。目 录一 系统总体设计
5、. 31.1 设计内容 . 31.2 设计要求. 31.3 设计思路.31.4 系统结构.3二 硬件电路设计与框图 . 42.1 单片机的选择 . 42.2 按键电路设计与器件选择 . 52.3 LED显示电路设计 . 62.4 一位显示器电路 . 72.5 时钟与复位电路 . 8三 系统软件设计 . . 93.1 主程序模块 . . 93.2 数码显示模块 . . 113.3 延时子程序 . . 123.4 数据表 . 12四 调试说明与调试结果. 13五 系统功能及操作说明. 135.1 系统功能 . . 135.2 操作说明 . 13六 总结与体会 . 14七 附录 . 15附录1 显示
6、模块流程图 . 15附录2 主程序流程图 . 16附录3 硬件电路原理图 . 17八 参考文献. 18一、系统的总体设计1.1 设计内容该课题是用MCS51单片机实现机械手的控制。要求机械手完成五种加工方法，用相应按键选择；每种加工方法有八道工序，用高低电平信号表示，并用发光二极管模拟，同时用数码管显示工序步数。1.2 设计要求1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；*5）进行部分单元电路及应用程序的调试；1.3 设计思路根据设计要求，初步思路如下：1）将各种加工方法的八道工序对应的高低电平模拟信号用十六进制表示，存入五个数据表
7、中。2）五种加工方法各有一按键控制，通过单片机的一端口输入控制信号，同时在端口的一位设置一停止按钮，作为一种加工方法的结束。3）用八个LED模拟加工工序，接于单片机的一个端口，作为输出口。4）将工序步数18对应的数码显示字形存入一数表，用查表方式在串行口输出要数码显示的工序步数字形，然后并行输入到七段显示器。1.4 系统结构硬件：实验室提供的MCS51单片机、七个开关按钮、八个LED灯、一片数码管、一片74LS164。 单片机接口分配和接线：P1口作为数据输出端，P1.0P1.7分别接LED1LED8作为工序信号模拟显示；P2口作为控制输入端，P2.0P2.4分别接按钮K1K5作为加工方法选择
8、键；P2.5接按钮STOP作为停止按键；RXD作为串行数据输出端接74LS164的DATA端,TXD作为时钟脉冲输出端接CLK。寄存器分配：R2作为工序控制寄存器，R0作为输出显示间接寻址寄存器，79H作为输出显示缓冲区。R4、R5、R6、R7在延时子程序中使用。二、硬件电路设计与框图根据设计要求与设计思路，确定该系统的设计方案，图1为该系统设计方案的硬件电路设计框图。硬件电路有四部分组成，即单片机按键输入电路、LED显示驱动电路、一位显示器电路和时钟与复位电路。系统总框图见图1。下面我们将分别对硬件电路的设计作详细介绍。 图1 系统总框图2.1 单片机的选择根据初步设计方案的分析，设计这样一
9、个简单的应用系统可以选择采用HM0S制造工艺制造的MCS51单片机，都采用40管脚双列直插式封装，因此可以选用8031或8051，应用程序直接存放在片内，不用在内部扩展程序存储器，电路简化，使整个硬件电路体积小，物美价廉，经济实用。下面对8051的主要特点作简要说明。P0口（3239脚） 8路漏极开路型双向并行I/O口。在访问外部存储器时，P0口作为低8位地址数据总线复用口，可分时操作，先传送低8位地址，利用ALE信号的下降沿将地址锁存，然后作为8位双向数据总线使用，用来传送8位数据。外部不扩展而芯片应用时，作双向I/O口使用，P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。 P1口（18脚） 具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在对片内E
