2023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D 任務(wù)書

-9-一、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)用實訓考核裝置制作完成機械手GUI系統(tǒng)，具體要求如下：1．請仔細閱讀并理解機械手GUI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)控制要求正確畫出機械手GUI系統(tǒng)的模塊接線圖，并在標題欄的“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，正確連接機械手GUI系統(tǒng)的電路。4．請編寫機械手GUI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，完成機械手GUI系統(tǒng)的整體調(diào)試，使該機械手GUI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、機械手模塊描述及有關(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、機械手GUI系統(tǒng)相關(guān)說明（一）組成與功能描述圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡稱GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。圖形用戶界面是一種人與計算機通信的界面顯示格式，允許用戶使用鍵盤等輸入設(shè)備操縱屏幕上的圖標或菜單選項，以選擇命令、調(diào)用文件、啟動程序或執(zhí)行其它一些日常任務(wù)。機械手GUI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，由開關(guān)、鍵盤、串口、液晶、機械手等部分組成。圖3-1系統(tǒng)整體框架（二）組成模塊及相關(guān)說明1、開關(guān)當鈕子開關(guān)SA1打到“1”時，系統(tǒng)通過按鍵進行操作；當鈕子開關(guān)SA1打到“0”時，系統(tǒng)通過串口輸入的值進行相應(yīng)的操作。2、鍵盤鍵盤用來控制系統(tǒng)功能，布局如圖3-2所示。圖3-2按鍵功能3、串口單片機的串口操作，利用電腦的串口通信助手來實現(xiàn)，單片機和電腦通過串口交互控制。4、機械手機械手就是YL-G001型智能物料搬運裝置，示意圖如圖3-3所示。圖3-3機械手系統(tǒng)示意圖5、顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)由液晶顯示器，用顯示模塊中的128×64液晶屏作為該系統(tǒng)的液晶顯示器，用于顯示系統(tǒng)的輸出信息。顯示器要求顯示機械手的動作和狀態(tài)，如圖3-4所示為部分顯示內(nèi)容。圖3-4液晶上圖案的含義

四、機械手GUI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、系統(tǒng)初始化，128×64液晶顯示器顯示界面如圖4-1所示。（注：本系統(tǒng)中液晶顯示的所有文字、圖案、符號的字體、大小、位置等均不作要求，顯示正確內(nèi)容即可。）圖4-1初始化液晶顯示界面2、機械手初始化操作：機械手復位至工位三正上方，手抓上升并處于張開狀態(tài)。3、完成以上后，液晶按照下圖4-2顯示，等待指令輸入。（注：圖形和漢字顯示的位置對不準也可以，顯示出即可，比例和大小不做要求?。﹫D4-2液晶顯示的內(nèi)容說明：圖中，上面一排有三個“”表示三個工位的限位開關(guān)，當機械手運行到哪個限位，哪個限位的就變成黑色“”。下面一排最左邊的大的框框表示的是球的回收倉，當機械手將球夾到回收倉，并松開手爪，球在回收倉顯示，當再次夾球時，倉內(nèi)球消失，系統(tǒng)繼續(xù)?！啊稹北硎景浊?，“●”表示彩球。（四）鍵盤操作當鈕子開關(guān)打到“1”時，系統(tǒng)進入按鍵操作。1、當按下“開始”按鍵，系統(tǒng)開始運行，液晶上右屏最上面一行顯示“系統(tǒng)運行”，如下圖所示，工位一出現(xiàn)白球或者彩球（下圖中以出現(xiàn)白球為例，彩球為黑色）。機械手移動至工位一，開始抓球，并判斷球的顏色，同時12864按照下圖所示顯示。（本系統(tǒng)對于動畫的連續(xù)顯示不做要求，按照圖像切換顯示圖片也可以）抓球完成后，按照對應(yīng)顏色，白球或者彩球做計數(shù)，并按照下圖所示顯示。2、當按下“暫?！卑存I，系統(tǒng)暫停運行，液晶上右屏最上面一行顯示“系統(tǒng)暫?！?。在暫停狀態(tài)下按下“開始”按鍵，系統(tǒng)繼續(xù)運行。3、當按下“停止”按鍵，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，液晶上右屏最上面一行顯示“系統(tǒng)停止”。（五）串口操作1、當鈕子開關(guān)打到“0”時，系統(tǒng)進入串口操作，按鍵失靈。2、串口輸入“AA”時，系統(tǒng)復位，液晶右屏最上面一行顯示“復位”，如下圖所示；3、串口輸入“BB”時，機械手右移，液晶右屏最上面一行顯示“右移”，如下圖所示（注：機械手在一工位時，BB指令無效）；4、串口輸入“CC”時，機械手左移，液晶右屏最上面一行顯示“左移”，如下圖所示（注：機械手在三工位時，CC指令無效）；5、串口輸入“DD”時，機械手下降，液晶右屏最上面一行顯示“下降”，如下圖所示；6、串口輸入“EE”時，機械手上升，液晶右屏最上面一行顯示“上升”，如下圖所示；7、串口輸入“FF”時，機械手手爪抓緊，液晶右屏最