AT89C51單片機(jī)的分布式控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

論文共計(jì)49頁(yè)，24845字。


摘 要
鋁垛的搬運(yùn)和堆垛是電解鋁行業(yè)中常見的一種作業(yè)方式。傳統(tǒng)的鋁錠堆垛作業(yè)方式工序流程長(zhǎng)，所需使用的設(shè)備多，且占用空間大，堆垛效率低。有必要研制出一種集多種功能于一身的機(jī)械手進(jìn)行搬運(yùn)與堆垛作業(yè)。
本文建立了鋁錠堆垛機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)它進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿真，建立了末端件的位移方程、速度方程、加速度方程和姿態(tài)方程。在鋁錠堆垛機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面，采用主從混合多點(diǎn)串行通訊方式，設(shè)計(jì)了基于AT89C51單片機(jī)的分布式控制系統(tǒng)、機(jī)械手示教盒、機(jī)械手控制器和系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面采用了模塊化編程方法，編制了PC機(jī)及示教盒與關(guān)節(jié)控制單片機(jī)之間的通訊程序、機(jī)械手手動(dòng)操作程序、示教程序和軟件抗干擾設(shè)計(jì)。
本人在此次設(shè)計(jì)中的專題為鋁錠堆垛機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的前向通道設(shè)計(jì)，即人機(jī)通道配置與接口設(shè)計(jì)及示教盒單片機(jī)系統(tǒng)資源擴(kuò)展。
本文對(duì)于研制一種實(shí)用化、低成本、靈活性強(qiáng)、操作方便、具有一定自動(dòng)化程度和占地面積小、作業(yè)范圍大、堆垛效率高的鋁錠堆垛機(jī)械手具有十分積極的意義。

【關(guān)鍵詞】：堆垛,機(jī)械手,運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,計(jì)算機(jī)仿真,控制系統(tǒng)。

目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………………………………
第一章 緒論 ……………………………………………………………………………………… 1
§1.1 鋁錠的生產(chǎn)及應(yīng)用綜述 ……………………………………………………… 1
§1.2 工業(yè)機(jī)器人綜述 ………………………………………………………………… 1
1.2.1 國(guó)外機(jī)器人進(jìn)展、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ……………………………… 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)機(jī)器人進(jìn)展、現(xiàn)狀和趨勢(shì) ……………………………………… 2
§1.3 鋁錠傳統(tǒng)堆垛方法及設(shè)備綜述 …………………………………………… 2
1.3.1 鋁錠堆垛要求 ……………………………………………………………… 2
1.3.2 鋁錠堆垛作業(yè)流水線介紹 …………………………………………… 3
§1.4 鋁錠堆垛機(jī)械手工作站介紹 ……………………………………………… 3
1.4.1 使用鋁錠堆垛機(jī)械手的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)介 …………………………… 3
1.4.2 鋁錠堆垛機(jī)械手的組成 ………………………………………………… 3
1.4.3 末端執(zhí)行器 …………………………………………………………………… 3
§1.5 選題意義及研究重點(diǎn) ………………………………………………………… 4
第二章 鋁錠堆垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及其仿真 …………………………………… 5
§2.1 鋁錠堆垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ……………………………………………… 5
§2.2 鋁錠堆垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程的建立 ……………………………………… 6
2.2.1 D-H方法概述 ………………………………………………………………… 6
2.2.2 極坐標(biāo)變換及運(yùn)動(dòng)方程的建立 ……………………………………… 7
§2.3 速度方程和加速度方程的建立 …………………………………………… 8
2.3.1 雅可比矩陣 ………………………………………………………………… 8
2.3.2 速度方程的建立 …………………………………………………………… 9
2.3.3 加速度方程的建立 ……………………………………………………… 9
§2.4 鋁錠堆垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 ……………………………………………… 10
2.4.1 概述 …………………………………………………………………………… 10
2.4.2 鋁錠堆垛機(jī)械手系統(tǒng)的模型 ………………………………………… 10
2.4.3 機(jī)械手軌跡規(guī)劃 …………………………………………………………… 10
2.4.4 仿真程序設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 11
第三章 鋁錠堆垛機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) …………………………… 13
§3.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 13
3.1.1 堆垛機(jī)械手的堆垛作業(yè)流程 ………………………………………… 13
3.1.2 控制系統(tǒng)的組成和工作原理 ………………………………………… 13
3.1.3 單片機(jī)的選擇 ……………………………………………………………… 13
3.1.4 系統(tǒng)監(jiān)控電路 ……………………………………………………………… 15
3.1.5 晶振電路 ……………………………………………………………………… 16
§3.2 控制系統(tǒng)通訊電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 16
§3.3 前向通道設(shè)計(jì)（專題部分） ………………………………………………… 17
3.3.1 人機(jī)通道配置與接口設(shè)計(jì)………………………………………………… 17
3.3.2 示教盒單片機(jī)系統(tǒng)資源擴(kuò)展 ………………………………………… 19
§3.4 后向通道設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… 28
3.4.1 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 28
3.4.2 關(guān)節(jié)控制單片機(jī)系統(tǒng)資源擴(kuò)展 ……………………………………… 30
§3.5 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 31
3.5.1 概述 …………………………………………………………………………… 31
3.5.2 供電系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) …………………………………………………… 31
3.5.3 過程通道抗干擾設(shè)計(jì) …………………………………………………… 32
3.5.4 接地技術(shù) ……………………………………………………………………… 33
第四章 模型控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 34
§4.1 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ………………………………………………………… 34
§4.2 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………… 34
4.2.1通訊程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 35
4.2.2手動(dòng)控制程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 39
4.2.3示教控制程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 42
4.2.4軟件抗干擾設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 44
結(jié)論 …………………………………………………………………………………………………… 45
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………

部分參考文獻(xiàn)
[1] 李蘭友 王勇才 傅景義 《單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用十例》 電子工業(yè)出版社
[2] 余永權(quán) 《ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 北京航空航天大學(xué)出版社 2002
[3] 李伯成 侯伯亨 張毅坤 《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》 西安電子科技大學(xué)出版社
[4] 丁元杰 《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社
[5] 吳金戌 沈慶陽(yáng) 郭庭吉 《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社
[6] 陳光東 《單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》 華中理工大學(xué)出版社