單片機(jī)機(jī)械臂PWM波聯(lián)合控制多路舵機(jī)按規(guī)律動作程序仿真以及壓力傳感器的應(yīng)用和顯示

ID:756334 · 發(fā)表于 2020-12-3 21:45

簡單的機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計：
沒有機(jī)械臂的具體結(jié)構(gòu)圖，電機(jī)處僅代表機(jī)械臂關(guān)節(jié)處的運(yùn)動情況。
通過控制電機(jī)的運(yùn)動來控制機(jī)械臂的具體動作。
將貨物從一個固定位置搬運(yùn)到另一個固定位置，重復(fù)此操作。其中用一個壓力傳感器作為機(jī)械臂的啟動開關(guān)，當(dāng)壓力傳感器檢測到有貨物存在于貨架上時機(jī)械臂開始執(zhí)行動作，將貨物夾起搬運(yùn)到另一個位置。當(dāng)貨物被搬運(yùn)到另一個位置的時候數(shù)碼顯示屏幕記錄下搬運(yùn)的個數(shù)，當(dāng)搬運(yùn)完畢后如果傳感器再次檢測到貨架上有貨物，機(jī)械臂即再一次執(zhí)行剛才的動作，將貨物搬運(yùn)到另一個位置，同時顯示屏顯示的數(shù)字加一，記錄下搬運(yùn)的貨物數(shù)量。

機(jī)械臂末端示意圖

五個舵機(jī)：Kpower公司的舵機(jī)，分別為：兩個RC20P、一個RD13T、一個RC30P、一個RC05P3。

舵機(jī)的選擇的標(biāo)準(zhǔn)：
（1）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速由舵機(jī)在無負(fù)載的情況下轉(zhuǎn)過60度所需要的時間。
（2）扭矩：可以理解為在舵盤上距舵機(jī)軸中心水平距離1厘米處，舵機(jī)能夠帶動的物品的重量。舵機(jī)扭矩的單位是千克厘米。
2.6軟件設(shè)計
（1）定義芯片引腳
（2）定義延時函數(shù)
（3）定義中斷函數(shù)
（4）定義舵機(jī)驅(qū)動函數(shù)
（5）定義模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換函數(shù)
（6）定義PWM波函數(shù)
（7）定義初始化函數(shù)
（8）通過合理的邏輯整理將要實(shí)現(xiàn)的功能通過邏輯運(yùn)算關(guān)聯(lián)起來，組合成主函數(shù)，并多次調(diào)試與修改。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

單片機(jī)源程序如下:
//線性區(qū)間標(biāo)度變換公式： y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa
#include<reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

//ADC0832的引腳
sbit ADCS =P2^2; //ADC0832 chip seclect
sbit ADDI =P2^4; //ADC0832 k in
sbit ADDO =P2^4; //ADC0832 k out
sbit ADCLK =P2^3; //ADC0832 clock signal

sbit PWM0 = P3^0;
sbit PWM1 = P3^1;
sbit PWM2 = P3^2;
sbit PWM3 = P3^3;
sbit PWM4 = P3^4;

sbit PWM5 = P1^5;
sbit PWM6 = P1^6;
sbit PWM7 = P1^7;

sbit ADD = P3^4;
sbit B3 = P3^5;

uint t_up0 = 1500;             //舵機(jī)PWM高電平時間 1000~2000表示1ms到2ms
uint t_up1 = 1500;
uint t_up2 = 1500;
uint t_up3 = 1500;
uint t_up4 = 1500;

uint t0_h;
uint t0_l;
unsigned int D1,D2,D3,D4;
uint Flag=0;

uchar t0_flag = 0;
uint num_max = 65535;       //
uint t_change = 63036;  //換路周期2.5ms

uchar error0 = 45;
uchar error1 = 45;
uchar error2 = 52;
uchar error3 = 52;
uchar error4 = 57;
uchar error5 = 57;
uchar error6 = 63;
uchar error7 = 63;
uchar error8 = 70;
uchar error9 = 70;

unsigned char dispbitcode[8]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};  //位掃描
unsigned char dispcode[11]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};  //共陽數(shù)碼管字段碼
unsigned char dispbuf[4]; //顯示數(shù)碼管的數(shù)組
unsigned int temp;
unsigned char getdata; //獲取ADC轉(zhuǎn)換回來的值

void delayms(uint ms)
{
      unsigned char a,b,c;
      while(ms--)
      {
for(c=1;c>0;c--)
      for(b=142;b>0;b--)
         for(a=2;a>0;a--);
      }
}
void timer_init()
{
      EA = 1;
      ET0 = 1;
      PT0 = 1;
      TMOD = 0x11;
      TH0 = (65536 - t_up0)/256;
      TL0 = (65536 - t_up0)%256;
}

void timer0() interrupt 1
{
      if(t0_flag == 0)
      {
            PWM0 = 1;
            TH0 = (num_max - t_up0 + error0+50*2)/256; //是為了抵消執(zhí)行語句花的時間
            TL0 = (num_max - t_up0 + error0+125)%256;
            t0_flag = 1;
      }
      else if(t0_flag == 1)
      {
            PWM0 = 0;
            TH0 = (t_change + t_up0 +error1+50*2)/256;
            TL0 = (t_change + t_up0 +error1+125)%256;
            t0_flag = 2;
      }
      else if(t0_flag == 2)
      {
            PWM1 = 1;
            TH0 = (num_max - t_up1 + error2+50*2)/256; //是為了抵消執(zhí)行語句花的時間
            TL0 = (num_max - t_up1 + error2+125)%256;
            t0_flag = 3;
      }
      else if(t0_flag == 3)
      {
            PWM1 = 0;
            TH0 = (t_change + t_up1 +error3+50*2)/256;
            TL0 = (t_change + t_up1 +error3+125)%256;
            t0_flag = 4;
      }
      else if(t0_flag == 4)
      {
            PWM2 = 1;
            TH0 = (num_max - t_up2 + error4+50*2)/256; //是為了抵消執(zhí)行語句花的時間
            TL0 = (num_max - t_up2 + error4+129)%256;
            t0_flag = 5;
      }
      else if(t0_flag == 5)
      {
            PWM2 = 0;
            TH0 = (t_change + t_up2 +error5+50*2)/256;
            TL0 = (t_change + t_up2 +error5+129)%256;

            t0_flag = 6;
      }
      else if(t0_flag == 6)
      {
            PWM3 = 1;
            TH0 = (num_max - t_up3 + error6+50*2)/256; //是為了抵消執(zhí)行語句花的時間
            TL0 = (num_max - t_up3 + error6+129+1)%256;

            t0_flag = 7;
      }
      else if(t0_flag == 7)
      {
            PWM3 = 0;
            TH0 = (t_change + t_up3 +error7+50*2)/256;
            TL0 = (t_change + t_up3 +error7+129+1)%256;
            t0_flag = 8;
      }
      else if(t0_flag == 8)
      {
            PWM4 = 1;
               TH0 = (num_max - t_up4 + error8+50*2)/256; //是為了抵消執(zhí)行語句花的時間
               TL0 = (num_max - t_up4 + error8+129+1)%256;
            t0_flag = 9;
      }
      else if(t0_flag == 9)
      {
            PWM4 = 0;
            TH0 = (t_change + t_up4 +error9+50*2+10000)/256;
            TL0 = (t_change + t_up4 +error9+129+1)%256;
            t0_flag = 0;
      }

}

//延時函數(shù)
void delay_1ms(void)  //12mhz delay 1.01ms
{
unsigned char x,y;
x=3;
while(x--)
  {
   y=40;
   while(y--);
}
}

//顯示函數(shù)
void display(void)                         //數(shù)碼管顯示函數(shù)
{
  char k;
  for(k=0;k<4;k++)
  {

  P1 = dispbitcode[k];
  P0 = dispcode[dispbuf[k]];       //顯示壓力傳感器讀取到的數(shù)值，一共四個數(shù)
//  if(k==1)                                                 //加上數(shù)碼管的dp小數(shù)點(diǎn)
//       P0&=0x7f;                                     //p0相與后賦予新的值
delay_1ms();

  }
}

/************
讀ADC0832函數(shù)
************/

//采集并返回
unsigned int Adc0832(unsigned char channel)    //AD轉(zhuǎn)換，返回結(jié)果
{
unsigned char i=0;
unsigned char j;
unsigned int dat=0;
unsigned char ndat=0;

if(channel==0)channel=2;
if(channel==1)channel=3;
ADDI=1;
_nop_();
_nop_();
ADCS=0;//拉低CS端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=channel&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=(channel>>1)&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3
ADDI=1;//控制命令結(jié)束
_nop_();
_nop_();
dat=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
      dat|=ADDO;//收數(shù)據(jù)
      ADCLK=1;
      _nop_();
      _nop_();
      ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
      _nop_();
      _nop_();
      dat<<=1;
      if(i==7)dat|=ADDO;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
      j=0;
      j=j|ADDO;//收數(shù)據(jù)
      ADCLK=1;
      _nop_();
      _nop_();
      ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
      _nop_();
      _nop_();
      j=j<<7;
      ndat=ndat|j;
      if(i<7)ndat>>=1;
}
ADCS=1;//拉低CS端
ADCLK=0;//拉低CLK端
ADDO=1;//拉高數(shù)據(jù)端,回到初始狀態(tài)
dat<<=8;
dat|=ndat;
return(dat);          //return ad k
}

void count(void) //計算得到D1,D2,D3,D4
{
      unsigned int OverCounter = 0;
      bit OverFlg = 0;
      unsigned int temp,ppress = 0;
      float  press;

      getdata=Adc0832(0);
      if(14<getdata<243)                               //當(dāng)壓力值介于15kpa到115kpa之間時，遵循線性變換
      {
            int vary=getdata;                               //y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa
            press=((10.0/23.0)*vary)+9.3;       //測試時補(bǔ)償值為9.3
            temp=(int)(press*10);                //放大10倍，便于后面的計算
            if(temp != ppress)
            {
                        ppress = temp;
                     OverFlg = 1;
                  }
                     D1=temp/1000;                                  //取壓力值百位
                     D2=(temp%1000)/100;                         //取壓力值十位
                     D3=((temp%1000)%100)/10;          //取壓力值個位
                     D4=((temp%1000)%100)%10;             //取壓力值十分位
            }
}

void KEY(void)  //搬運(yùn)東西電機(jī)轉(zhuǎn)動程序
{
            if(Flag<100)
            {
                     if(t_up0 <= 1950&&Flag<=30)
                     {
                              t_up0 = t_up0 + 5;
                              delayms(50);
                              Flag++;
                     }
                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>30&&Flag<=50))
                     {
                              t_up1 = t_up1 + 5;
                              delayms(50);
                              Flag++;
                     }
                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>50&&Flag<=70))
                     {
                              t_up2 = t_up2 + 5;
                              delayms(50);
                              Flag++;
                     }
                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>70&&Flag<=80))
                     {
                              t_up3 = t_up3 + 5;
                              delayms(50);
                              Flag++;
                     }
                     if(t_up0 <= 1950&&(Flag>80&&Flag<=100))
                     {
                              t_up4 = t_up4 + 5;
                              delayms(50);
                              Flag++;
                     }
            }
}

void KEY0(void)
{
                     if(t_up0 <= 1950&&Flag>=80)
                     {
                              t_up4 = t_up4 - 5;
                              delayms(50);
                              Flag--;
                     }

                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=70&&Flag<80))
                     {
                              t_up3 = t_up3 - 5;
                              delayms(50);
                              Flag--;
                     }
                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=50&&Flag<70))
                     {
                              t_up2 = t_up2 - 5;
                              delayms(50);
                              Flag--;
                     }
                     if(t_up0 <= 1930&&(Flag>=30&&Flag<50))
                     {
                              t_up1 = t_up1 - 5;
                              delayms(50);
                              Flag--;
                     }

                     if(t_up0 <= 1950&&(Flag>=0&&Flag<30))
                     {
                              t_up0 = t_up0 - 5;
                              delayms(50);
                              Flag--;
                     }

}

void main(void)
{
      uint a=1,b=0,c=0,d=0;
      uint flag=0,F=1,num,i=1;
      timer_init();
      TR0 = 1;

      while(1)
      {
      count();
      while(D2^F)                                                 //壓力值出現(xiàn)變化
      {
            if(D2<2)
            {
                     while(D2^F)
                     {
                              count();
                              if(D2>=2)
                              {
                                    flag=1;
                                    i=1;
                                    num++;
                                    if(num>0)
                                    a++;
                                    if(num==10)
                                    a=0;
                                    if(num>=10&&num<20)
                                    b=1;
                                    if(num>=1000)
                                    d++;

                                    while(Flag>0)
                                    {
                                    KEY0();
                                    }
                                    F=D2;
                              }
                     }
            }
            else
            F=D2;
      }

      dispbuf[0]=a;  //個位
      dispbuf[1]=b;  //十位
      dispbuf[2]=c;  //百位
      dispbuf[3]=d;  //千位

      if(D2>=2)
      {
            flag=1;
            i=1;
      }
      if(flag==1&&i==1)
      {
            KEY();
      }
      if(Flag==100)
      display();
      }
}

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《基于單片機(jī)機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計》.zip (1.36 MB, 下載次數(shù): 102)