机械手写毛笔字论文.doc

作品设计报告 智能水稻灌溉系统 参赛队员：张洪锋 宋海洋 黄岗桂 指导教师：付兴烨 参赛院校：绥化学院电气工程学院 引言 写字机器人在机器人教学和科普展览等方面有着非常重要的意义, 其控制系统作为机器人的核心部分,是影响机器人性能的关键部分。 , 这就要求控制系统通过合理的程序控制机械手末端的运动轨迹, 目 前主要是通过上位机— 下位机控制来实现, CPU 将控制信号传到次级控制器, 然后由 次级控制器控制电机按照要求的速度转动, 从而实现机械手在空间中的运动 摘要 本设计是基于stm32单片机和步进电机加编码器所组成的五轴联动的机械手臂完成自动书写毛笔字的效果，首先通过人来书写一遍，通过编码器记录下来走过的脉冲，然后有单片机来读取脉值，再通过单片机的定时器来模拟编码器所发出的脉冲，驱动步进电机，来完成写字的目的。整个系统是通过组态进行监控，系统安装了一个有昆仑组态的TPC7062K的一个触摸屏通过用工业上实用的modbus协议赖于单片机进行通信，实现对系统的状态进行监控。 关键词 stm32 编码器 modbus 步进电机 1 写字机器人控制系统的总体方案 机器人控制系统的任务主要是由 编码器发送各种控制命令, 经 cpu 程序进行译码、 , , 将控制命令送入 寄存器, 然后 单片机 将控制指令转化为脉冲或电压信号输入到 单片机 中; 这些信号 (包括脉冲方向输出、 、 )对步进电机进行驱动, 输出 频率可调的脉冲串 来驱动轴步进电机, 通过改变脉冲串的频率和个数来实现电机速度和位置的控制及多轴联动等功能, 从而实现机械手在空间中的运动。 , 一方面提供扩展接口 , 方便对系统功能作进一步扩充; 另一方面控制机械手运动的角 度和速度,使机械手具有较高的位置精度、 , 从而控制机械手在空间中的直线运动和曲线运动, 2实现的功能 此设计主要是来实现书写毛笔字的过程，首先按下启动按键，等待系统初始化，大约5秒后由人来书写文字书写完成后，等待系统进行数据处理，大约5秒钟后，按下执行按键，系统会自动模拟刚才所写的字，此过程运行时组态一直进行对系统的监控 3设备组成 设备主要组成有两块stm32单片机最小系统版，六台步进电机，五个编码器，一个mcgs触摸屏，六路继电器，一个51单片机最小系统（主要用到其串口连接stm32单片机进行modbus通信）四台开关电源，一块稳压电路，2个j-link，六台步进电机驱动器。 2.1 stm32单片机 STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC 、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。 STM32F103xx增强型系列工作于-40℃至+105 ℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。完整的STM32F103xx增强型系列产品包括从36脚至100脚的五种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。这些丰富的外设配置，使得STM32F103xx增强型微控制器适合于多种应用场合：电机驱动和应用控制 ；医疗和手持设备PC外设和GPS平台；工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 ；警报系统，视频对讲，和暖气通风空调系统 STM32开发板核心芯片的参数如表2-1 表2-1 器件功能和配置(STM32F103xx 增强型) 2.2 内部资源 STM32有丰富的内部资源·内置闪存存储器； ·内置SRAM； ·嵌套的向量式中断控制器(NVIC)； ·外部中断/事件控制器(EXTI)； ·时钟和启动； ·自举模式； ·DMA ； ·RTC(实时时钟)和后备寄存器 ； ·窗口看门狗； ·I2C总线 ； ·通用同步/异步接受发送器(USART)； ·串行外设接口(SPI)； ·控制器区域网络(CAN) ； ·通用串行总线(USB)； ·通用输入输出接口(GPIO)； ·ADC(模拟/数字转换器) ； ·温度传感器； ·串行线JTAG调试口(SWJ-DP)、 此设计用到了stm32单片机的中断嵌套向量NVIC，终端的优先级和定时器的部分，非别是