2022年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（中職組）單片機控制裝置安裝與調(diào)試項目A 任務(wù)書

-10-一、工作任務(wù)及要求請在4小時（240分鐘）內(nèi)，使用亞龍YL-236型單片機應(yīng)用實訓(xùn)考核裝置制作完成抓娃娃機模擬系統(tǒng)，具體要求如下：1．請仔細閱讀并理解抓娃娃機模擬系統(tǒng)的控制要求和有關(guān)說明，根據(jù)理解，選擇所需要的控制模塊和元器件。2．在賽場提供的圖紙上，根據(jù)控制要求正確畫出抓娃娃機模擬系統(tǒng)的模塊接線圖，并在標(biāo)題欄的“設(shè)計”欄填寫你的競賽工位號。3．根據(jù)畫出的模塊接線圖，正確連接抓娃娃機模擬系統(tǒng)的電路。4．請編寫抓娃娃機模擬系統(tǒng)的單片機控制程序，存放在“D”盤中以場次、工位號命名的文件夾內(nèi)，如第二場01工位號，可以按照所示這種格式命名，D:\2-01。5．請調(diào)試編寫的程序，檢測和調(diào)整有關(guān)元器件設(shè)置，完成抓娃娃機模擬系統(tǒng)的整體調(diào)試，使該抓娃娃機模擬系統(tǒng)能實現(xiàn)規(guī)定的控制要求，并將相關(guān)程序“燒入”單片機中。

二、機械手系統(tǒng)描述及有關(guān)說明圖2-1YL-G001裝置結(jié)構(gòu)示意圖接料斗圖2-1所示是YL-G001裝置結(jié)構(gòu)示意圖，主要包含機架、搬運機構(gòu)及接供料機構(gòu)。接料斗其中：1．機架主要功能是支撐起整個系統(tǒng)。2．搬運機構(gòu)主要功能是在系統(tǒng)程序控制下通過相關(guān)元器件有效配合完成手爪對物料的抓取、搬運及放料等動作。3．接供料機構(gòu)主要功能是使物料能順利導(dǎo)落，并能感測有無物料。4．搬運機構(gòu)主要由行程開關(guān)，滾珠絲桿，氣動手爪，光纖傳感器，導(dǎo)氣缸，直流電動機，繼電器，單線圈電磁閥，雙線圈電磁閥構(gòu)成。5．行程開關(guān)共有五個，從左到右分別為：左限位行程開關(guān)、三工位限位開關(guān)、二工位限位開關(guān)、一工位限位開關(guān)、右限位行程開關(guān)。左、右限位行程開關(guān)用來限制手爪的行程范圍，一、二、三工位限位開關(guān)用來定位手爪位置，一、二工位限位開關(guān)分別與供料斗下方的兩個物料檢測光電傳感器在垂直方向上對應(yīng)，三工位限位開關(guān)與接料斗右端在垂直方向上對應(yīng)，根據(jù)控制要求，這些行程開關(guān)位置可能需要調(diào)整。6．滾珠絲桿在直流電機的帶動下帶動手爪的水平運動。7．雙線圈電磁閥控制氣動手爪夾緊與放松。8．光纖傳感器感測手爪上是否有物體。9．單線圈電磁閥控制手爪的上升與下降。10．直流電機正反轉(zhuǎn)、電磁閥的導(dǎo)通與斷開由五個繼電器來控制。該裝置由X軸和Y軸以及兩個取料口一個放料口組成，其中X軸是由一臺直流24V減速電機、絲桿以及5個行程開關(guān)（最兩邊的是越程保護，中間三個分別作為3個工位限位開關(guān)并引出到接線端子）組成；Y軸則由電磁換向閥來驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)Y軸的上下動作，并且氣缸上都有上下到位的磁性傳感器（傳感器引出到接線端子），氣缸上裝有一只Y型氣缸來驅(qū)動手爪來實現(xiàn)物料的抓取和放開并且手爪上面裝有一個磁性開關(guān)來判斷手爪是否夾緊，手爪上還裝有一個光纖傳感器（靈敏度可通過光纖放大器來調(diào)節(jié)）用來判斷手爪上是否有物料；兩個取料口下方各配一只光電傳感器（均可通過傳感器自身的旋鈕來調(diào)節(jié)靈敏度），用來判斷工位上是否有物料；另外該裝置需要提供氣壓來驅(qū)動氣缸。該裝置一共有9個傳感器信號，5個電磁閥驅(qū)動信號，均為24V電平，所以在使用時單片機要采集該裝置的傳感器信號就需要用“MCU10傳感器配接模塊”將24V電平轉(zhuǎn)換成5V電平，5個電磁閥則由“MCU05繼電器模塊”來中繼，用5V電平來驅(qū)動繼電器來實現(xiàn)電磁閥的驅(qū)動；具體的接法請看接線圖。該裝置的1號端子和2號端子是供電端子，需接入直流24V電源，請注意紅色端子為正極，黑色端子為負極，請勿接反！3號端子為空；4號至12號端子為9個傳感器信號端子，13至17號端子為5個電磁閥驅(qū)動端子。三、抓娃娃機模擬系統(tǒng)相關(guān)說明（一）組成與功能描述某電玩生產(chǎn)廠商欲生產(chǎn)一款抓娃娃機，玩家投入硬幣后通過操作面板控制抓取機構(gòu)抓取目標(biāo)。抓娃娃機模擬系統(tǒng)由操作面板、顯示系統(tǒng)、娃娃儲備箱、抓取機構(gòu)、輸出機構(gòu)、投幣系統(tǒng)等六部分組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1抓娃娃機模擬系統(tǒng)示意圖（二）組成模塊及相關(guān)說明1、操作面板指令模塊中的獨立式按鍵SB1、SB7兩個按鍵分別為“下降”鍵、“確認”鍵。2、顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)由液晶顯示器、數(shù)碼管顯示器組成。（1）用顯示模塊中的128×64液晶屏作為該系統(tǒng)的液晶顯示器，用于提醒玩家進行相關(guān)操作。（2）用顯示模塊中的8位數(shù)碼管作為該系統(tǒng)的數(shù)字顯示器，用于實時顯示當(dāng)前幣數(shù)。3、娃娃儲備箱用于儲備娃娃（用白、黃兩種顏色的球代表娃娃），該儲備箱底部帶識別功能，能檢測出箱內(nèi)是否有娃娃，在系統(tǒng)中，機械手工位一和工位二表示娃娃儲備箱。4、抓取機構(gòu)抓取機構(gòu)由YL-G001型智能物料搬運裝置來模擬，示意圖如圖3-2所示。圖3-2抓娃娃機模擬系統(tǒng)示意圖5、投幣系統(tǒng)由按鍵來模擬，獨立按鍵SB3按鍵每按下一次代表投幣一枚。6、輸出機構(gòu)用于模擬當(dāng)玩家抓中娃娃后，從娃娃機箱內(nèi)出口處將娃娃傳送至箱外。

四、抓娃娃機模擬系統(tǒng)制作要求（一）根據(jù)要求，繪制出系統(tǒng)模塊級電路圖。（二）按照所繪制的系統(tǒng)電路，在YL-236設(shè)備上完成系統(tǒng)的電路正確連接。（三）系統(tǒng)初始化合上空氣開關(guān)，打開電源開關(guān)后系統(tǒng)上電，進入系統(tǒng)初始化，初始化具體要求如下：1、128×64液晶顯示器顯示界面如圖4-1所示，直至機械手初始化完成。（注：本系統(tǒng)中液晶顯示的所有文字、符號的字體、大小、位置均不作要求，顯示正確內(nèi)容即可。）圖4-1初始化液晶顯示界面2、數(shù)碼管顯示器各位顯示的內(nèi)容如圖4-2所示。（注：本任務(wù)書中數(shù)碼管示意圖灰色段表示該段不亮，黑色段表示該段亮）以下圖案整體亮0.5秒滅0.5秒然后一直點亮如圖所示，直至機械手初始化完成。圖4-2數(shù)碼管顯示器初始化各位顯示的內(nèi)容3、機械手初始化操作：機械手復(fù)位至工位三正上方，手抓上升并處于張開狀態(tài)。（四）投幣系統(tǒng)初始化結(jié)束以后，數(shù)碼管顯示內(nèi)容如圖4-3所示。圖4-3數(shù)碼管實時顯示投幣數(shù)量若娃娃箱內(nèi)檢測到無娃娃時顯示內(nèi)容如圖4-4所示（系統(tǒng)暫停服務(wù)!）且不能進行后續(xù)任何操作直到箱內(nèi)自動檢測到有娃娃。圖4-4液晶顯示暫停服務(wù)有娃娃時液晶界面顯示內(nèi)容如圖4-5所示（請投幣吧！按確認鍵完成）。圖4-5液晶顯示投幣提示界面 右側(cè)兩位數(shù)實時顯示當(dāng)前幣數(shù)（每按下一次SB3按鍵，該數(shù)加1）。 若當(dāng)前幣數(shù)大于0，則按下“確認”鍵投幣完成，否則繼續(xù)等待按下SB3按鍵投幣，幣值表示可以抓取幾次。（五）抓取1、準備抓取投幣完成后，機械手臂在工位一、二上來回循環(huán)移動。且液晶顯示器顯示抓取提示界面，如圖4-6所示。圖4-6液晶顯示器顯示提示界面2、抓取按下獨立式鍵盤中的“下降”鍵，當(dāng)前幣數(shù)自減1且抓取機構(gòu)開始下降（下降過程過仍需保持手臂在工位一、二之間來回循環(huán)移動），下降至最底端時手抓自動閉合后上升至頂端。（六）核算若手抓內(nèi)無娃娃且當(dāng)前幣數(shù)為零，則液晶屏顯示如圖4-7所示且3S后抓取機構(gòu)復(fù)位至工位三上方，處于張開狀態(tài)并轉(zhuǎn)至投幣環(huán)節(jié)。若手抓內(nèi)無娃娃且當(dāng)前幣數(shù)大于