基于AT89S52的教授教化机械手操纵器的设计.doc

【摘要】PC机与单片机联合控制教学机械手是一种最有效的单片机控制系统。文章以六自由度教学机械手为研究对象，给出了控制器的总体框图与硬件电路板，并用Visual Basic语言写出了PC机控制界面程序，对教学机械手的控制系统进行了较深入的研究。 【关键词】教学机械手；AT89S52；PC机；舵机 　　 　　机械手控制技术是综合了计算机、控制论、信息与传感技术、人工智能等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域[1]。计算机技术的发展以及单片机技术的日趋成熟，对机械手控制技术的进步产生了巨大的影响。目前，人们对于教学机械手的研究主要集中在机构上，而对控制部分没有足够的重视。本文设计的教学机械手控制器具有造价低，调控容易，可扩展等优点。 　　一、教学机械手控制器组成及工作原理 　　本文研究的教学机械手由六个转动关节组成，都是采用FUTABA舵机驱动关节的转动。为了实现人机协作功能，本文采用PC机与单片机AT89S52通讯，控制器总体框图如图1所示。 　　 　　图1 教学机械手控制器总体框图 （一）舵机及其工作原理 　　本文采用的日本的FUTABA舵机是一个典型的闭环系统，工作原理如图2所示。 　　 　　图2 FUTABA舵机工作原理 　　减速齿轮组由马达驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动马达正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到舵机精确定位的目的。 （二）单片机AT89S52介绍及引脚的具体布置 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，内部有三个16位定时器/计数器。[2]正是由于这个原因，本文选用ATMEL公司的AT89S52单片机。图3为单片机AT89S52的引脚图。本文所设计的教学机械手控制器的P2.0到P2.5分别接六个舵机的控制线。P3.0与P3.1通过MAX232与PC机的串行端口相连，实现PC机与单片机AT89S52的通讯。PC机的串行端口如图5所示。 图3 单片机AT89S52的引脚图 图4 PC机的串行端口图 　　二、教学机械手的硬件电路板 图5所示为教学机械手硬件电路板。这块电路板在满足本文设计的六路舵机的基础上，还可将舵机扩展到12路，充分利用了硬件资源与单片机的内存。增强了控制器的可扩展性。 　　 　　图5 教学机械手硬件电路板 　　三、教学机械手控制器软件设计的关键技术及PC机界面 本文设计的教学机械手控制器PC机界面采用Visual Basic语言，单片机接收及控制程序采用C语言编写。 　　（1）Visual Basic语言是一个优秀的软件开发平台[3]。采用Visual Basic编写PC机控制界面程序需要将十进制数转换成十六进制数发送给单片机。 　　（2）单片机采用中断实现串行通信与接收数据。单片机初始化程序中，应添加如下语句产生波特率： 　　void Timer2Init(void) 　　{ 　　 RCAP2H=0xff; 　　 RCAP2L=0xb8; 　　 RCLK=1; 　　 TCLK=1; 　　 TR2=1; 　　} 　　PC机界面如图7所示。图中有串口设置框，可以进行串口、波特率以及检验位停止位的选择。舵机控制框不仅可以实现对本文所设计的教学机械手六路舵机的控制，而且可以最多控制到12路舵机。界面右下角的电话是通讯控件，用来实现PC机与单片机AT89S52的通讯。 　　作者简介：陈中玉（1981-），男，辽宁省盘锦市人，助教，硕士，（E-mail）panjinren6666@。 　　 图7 教学机械手控制器界面 　　四、结果与讨论 　　综合考虑教学机械手的实用性以及其它因素，在确定总体控制器总体方案的基础上，编写了PC机与单片机的控制程序，做出了教学机械手控制器的硬件电路板，为进一步进行教学机械手的研究打下了坚实的基础。 【参考文献】 [1] 刘向兵,李立国. 高等学校实施战略管理的理论探讨[J]. 科技信息. 2010(23) [2] 祁顺生. 以价值为基础的要素与企业——关于价值均衡的理论探讨[J]. 经济研究. / .2001(02) [3] 张振川. 现代企业风险价值管理问题探讨[J]. 会计研究. 2004(03) [4] 汤谷良,林长泉. 打造VBM框架下的价值型财务管理模式[J]. 会计研究. 2003(12) [5] 胡笑寒,万迪昉. 战略控制方法与管理控制方法的比较及发展研究[J]. 广东科技. /news/class