基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

电子信息科学与技术专业

学号：

姓名：

班级：电科081

日期：2011.10.26

目录课程设计题目及要求

第一章绪论

1.1 设计题目及要求

1.2 设计内容

第二章硬件设计

2.1 硬件结构图

2.2 各模块工作原理及设计

2.2.1 控制模块

2.2.2 显示模块

2.2.3 按键模块

2.2.4 舵机模块

2.3 软件程序设计

第三章硬件制作以及程序的下载调试 3.1 电路板的制作

3.2 元器件的焊接

3.3 程序的下载与调试

第四章总结

4.1 课程设计体会

4.2 奇瑞参观感受

课程设计题目及要求

题目：基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

实习内容：

1，完成基于单片机的机械臂控制系统原理图和PCB的绘制，在基本要求的基础上自己可以作一定的扩展；

2，利用热转印纸、三氯化铁腐蚀液等完成PCB板的制作；

3，完成相应电路的焊接和调试；

4，完成相应软件程序的编写；

5，完成软、硬件的联调；

6，交付实习报告。

实习要求：

1，两人一组，自由搭配，但要遵循能力强弱搭配、男女搭配、考研和不考研的搭配；

2，充分发挥主观能动性，遇到问题尽量自己解决，在基本要求基础上可自由发挥；

3，第一次制作电路，电路不可追求复杂；

4，注意安全！熨斗、烙铁。

第一章绪论

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅速。单片机集体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易等众多优点，以广泛用于工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，无论在民间、商业、及军事领域单片机都发挥着十分重要的作用二十一世纪，随着机械化、自动化水平的不断提高，不仅减轻了劳动强度、提高生产率，而且把人类活动从危险、恶劣环境中替换出来。而其中机器人技术，显示出极大的优越性；在宇宙探索、海洋开发以及军事应用上具有重要的实用价值。大力发展机器人技术，一方面能让社会从劳动苦力型转换到福利休闲型，另一方面能极大的提高民众的幸福感。在新时期的世界各国，随着应用日益广泛，机器人技术将不断发展并走向成熟。

本次课程设以单片机作为控制器实现对机械手臂的简单控制。在单片机最小系统的基础上扩展按键接口和舵机接口以及LED显示器，构成最简单的机械臂控制系统。

第二章硬件设计

2.1 硬件结构图

本系统的控制器采用的是STC 12C5A32S2单片机，具有A/D转换功能，并能产生PWM信号，有内部EEPROM、双串口，具有单时钟/机器周期（1T），是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码不仅完全兼容传统8051，而且速度快8-12倍。

本系统是在单片机最小系统的基础上扩展键盘接口和舵机接口以及LED显示模块。

硬件结构图如下：

图1 硬件结构

2.2 各模块工作原理及设计

2.2.1 控制模块

本系统的控制模块选用STC 12C5A32S2单片机

引脚及功能：

CLKOUT2/P1.0 P1.1 ECI/P1.2 CCP0/P1.3 SS/CCP1/P1.4 MOSI/P1.5 MISO/P1.6

SCLK/P1.7

P4.7/RST

RXD/P3.0

TXD/P3.1

INT0/P3.2

INT1/P3.3 CLKOUT0/P3.4 CLKOUT1/P3.5

WR/P3.6

RD/P3.7

XTAL2

XTAL1

GND

Vcc

P0.0/AD0

P0.1/AD1

P0.2/AD2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

P0.7/AD7

EX_LVD/P4.6/RST2

ALE/P4.5

NA/P4.4

P2.7/A15

P2.6/A14

P2.5/A13

P2.4/A12

P2.3/A11

P2.2/A10

P2.1/A9

P2.0/A8

PDIP-40

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STC12C5A32S2单片机引脚图

P0.0—P0.7(39—32引脚)：P0口是一个漏极开路型准双向I/O 口。在访问外部存储器时，它是分时多路转换的地址(低8位)和数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在EPROM编程时，它接收指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，必须外接上拉电阻。

P1.0—P1.7(1-8)：P1口是带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。