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简易顺序控制器课程设计
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机械毕业设计854机械手顺序控制器1.doc
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机械手顺序控制器1前言计算机的出现使人类的生活发生了翻天覆地的变化。单片机也是伴随着计算机的产生而产生和发展的。也可以毫不夸张地说，单片机技术的出现给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。它使原来用分立元件进行的控制，转变到用程序进行控制，使控制的可靠性增加了，功能增多了，成本降低了，控制更灵活了。最重要的是，使学习和掌握测控技术变得更加容易。许多非自动化控制专业的人员也能毫不费力地、甚至通过自学单片机技术而成为此专业的控制专家。因单片机技术的应用而产生了许多新兴的专业，它开辟了更多的单片机应用领域，如工业控制、自动化设备、机床、数据采集和处理、智能化仪器仪表、办公自动化、家电、汽车、医疗器械等。越来越多的人在关心、学习、从事单片机应用技术。单片微型计算机是把组成微型计算机的各功能部件，既中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM，I/O接口电路、定时/计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，简称单片机。它是随微型计算机的发展而产生和发展的，在智能化仪表、检测和控制系统领域中有着广泛的应用。机械手顺序控制器2目录一系统总体设计..................................................................31.1设计内容.......................................................................31.2设计要求..........................................................................31.3设计思路..........................................................................31.4系统结构....................................................................3二硬件电路设计与框图.....................................................42.1单片机的选择.........................................................................42.2按键电路设计与器件选择..................................................52.3LED显示电路设计.................................................................62.4一位显示器电路...................................................................72.5时钟与复位电路....................................................................8三系统软件设计.................................................................93.1主程序模块.........................................................................93.2数码显示模块.....................................................................113.3延时子程序............................................................................123.4数据表................................................................................12四调试说明与调试结果.......................................................13五系统功能及操作说明.......................................................135.1系统功能..............................................................................135.2操作说明.............................................................................13六总结与体会.................................................................................14七附录...................................................................................15附录1显示模块流程图.........................................................15附录2主程序流程图.........................................................16附录3硬件电路原理图............................................................17八参考文献.................................................................................18机械手顺序控制器3一、系统的总体设计1.1设计内容该课题是用MCS51单片机实现机械手的控制。要求机械手完成五种加工方法，用相应按键选择每种加工方法有八道工序，用高低电平信号表示，并用发光二极管模拟，同时用数码管显示工序步数。1.2设计要求1）确定系统设计方案2）进行系统的硬件设计3）完成必要的参数计算与元器件选择4）完成应用程序设计5）进行部分单元电路及应用程序的调试1.3设计思路根据设计要求，初步思路如下1）将各种加工方法的八道工序对应的高低电平模拟信号用十六进制表示，存入五个数据表中。2）五种加工方法各有一按键控制，通过单片机的一端口输入控制信号，同时在端口的一位设置一停止按钮，作为一种加工方法的结束。3）用八个LED模拟加工工序，接于单片机的一个端口，作为输出口。4）将工序步数18对应的数码显示字形存入一数表，用查表方式在串行口输出要数码显示的工序步数字形，然后并行输入到七段显示器。1.4系统结构硬件实验室提供的MCS51单片机、七个开关按钮、八个LED灯、一片数码管、一片74LS164。单片机接口分配和接线P1口作为数据输出端，P1.0P1.7分别接LED1LED8作为工序信号模拟显示P2口作为控制输入端，P2.0P2.4分别接按钮K1K5作为加工方法选择键P2.5接按钮STOP作为停止按键RXD作为串行数据输出端接74LS164的DATA端,TXD作为时钟脉冲输出端接CLK。寄存器分配R2作为工序控制寄存器，R0作为输出显示间接寻址寄存器，79H作为输出显示缓冲区。R4、R5、R6、R7在延时子程序中使用。机械手顺序控制器4二、硬件电路设计与框图根据设计要求与设计思路，确定该系统的设计方案，图1为该系统设计方案的硬件电路设计框图。硬件电路有四部分组成，即单片机按键输入电路、LED显示驱动电路、一位显示器电路和时钟与复位电路。系统总框图见图1。下面我们将分别对硬件电路的设计作详细介绍。图1系统总框图2.1单片机的选择根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统可以选择采用HM0S制造工艺制造的MCS51单片机，都采用40管脚双列直插式封装，因此可以选用，应用程序直接存放在片内，不用在内部扩展程序存储器，电路简化，使整个硬件电路体积小，物美价廉，经济实用。下面对8051的主要特点作简要说明。P0口（3239脚）8路漏极开路型双向并行I/O口。在访问外部存储器时，P0口作为低8位地址数据总线复用口，可分时操作，先传送低8位地址，利用ALE信号的下降沿将地址锁存，然后作为8位双向数据总线使用，用来传送8位数据。外部不扩展而芯片应用时，作双向I/O口使用，P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。P1口（18脚）具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在对片内EPROM编程及校验时，它接收低8位地址，P1口能驱动4个LSTTL负载。P2口（2128脚）8位具有内部上拉电阻的准双向I/O口，在外接存储器时，P2口作为高8位地址总线，在对片内EPROM编程及校验时，它接收高位地址。P2口能驱动4个LSTTL负载。P3口（1017脚）8位带有内部上拉电阻的准双向I/O口。每一位又具机械手顺序控制器5有如下特殊功能（或称第二功能）P3.0RXD串行输入端。P3.1TXD串行输出端。P3.2INTO外部中断0输入端,低电平有效。P3.3INT1外部中断1输入端,低电平有效。P3.4TO定时/计数器0外部事件计数输入端。P3.5T1定时/计数器1外部事件计数输入端。P3.6WR外部数据存储器写选通信号，低电平有效。P3.7RD外部数据存储器读选通信号，低电平有效。2.2按键电路设计与器件选择（1）键盘结构的选择键盘结构可以分为独立式键盘和行列式键盘（矩阵式）两类。本系统只需要六个按键，因此选择独立式键盘。电路有按键和六个电阻组成，按键可以采用轻触开关，按键分别命名为K1、K2、K3、K4、K5和STOP键，电阻阻值为61欧。图2键盘电路（2）键盘与单片机的接口电路设计将键盘直接与单片机的P2口连接，作为I/O口使用，用P2.0P2.4分别通过电阻与K1K5连接，作为加工方法选择按键P2.5通过电阻与STOP连接，作为工序循环停止按键。机械手顺序控制器6（3）按键去抖动的处理由于机械触点的弹性作用，在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，而按键稳定闭合时间的长短图3去按键抖动程序流程图则是由操作人员的按键动作决定的，一般为几秒至数秒。键抖动会引起一次按键被误读为多次，为了确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理，我们用软件去抖动的方法，程序流程图如图2，程序见程序清单。2.3LED显示电路设计图4LED显示电路开始有键闭合吗有键闭合吗等待松键延时10ms子程序NNYY机械手顺序控制器7用单片机的P1口作为I/O口，输出工序模拟信号，P1.0P1.7分别通过电阻与LED1LED8连接，电阻可用81欧。当数据在P1口输出时，将驱动二极管发光。2.4一位显示器电路本系统只需显示工序进行步数，故只需一位数码管显示器，我们用串行口方式0输出18的显示字形码，但显示器的驱动需八位并行数据，故采用一片74164作为一位数码显示器的静态连接端口，74164的低电平输出电流8mA，可直接驱动共阳极七段LED。2.4.的介绍我们使用74164作为串行输入并行输出的转换。功能表2.4.2LED数码管LED数码管是单片机控制系统中最常用的显示器件之一，LED数码管在单片机系统中的地位类似于CRT（阴极射线管）显示器在台式微机系统中的地位（CRT显示器是台史微机系统的标准输出设备）。LED数码管用ag段显示数字和字符的笔画，dp显示小数点，一英寸以下的LED数码管内，每一笔段含有一只LED发光二极管，导通压降为1.22.5v。根据LED数码管内各笔段LED发光二极管的连接方式，可以将LED数码管分为共阴极和共阳极机械手顺序控制器8两大累。本实验中所用的是共阳极接法。根据LED的结构，不同笔段的组合就可以构成不同的字符，7段可以显示128种不同的字符，起字符表如下。LED显示器十六进制数的字形代码字形段gfedcba共阳极代码0暗亮亮亮亮亮亮03H1暗暗暗暗亮亮暗9FH2亮暗亮亮暗亮亮25H3亮暗暗亮亮亮亮0DH4亮亮暗暗亮亮暗99H5亮亮暗亮亮暗亮49H6亮亮亮亮亮暗亮41H7暗暗暗暗亮亮亮1FH8亮亮亮亮亮亮亮01H采用软件查表向74164输出字形代码，有单片机的RXD端输出数据到74164的DATA端，同时TXD端输出移位脉冲接74164的CLK作为时钟。由于显示器工作是静态的，主程序可不必扫描显示器，从而节省了主程序的时间。图5数码显示电路2.5时钟与复位电路单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振和两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中电容器C1、C2对振荡电路起微调作用，通常的取值范围为（2040）pF。石英机械手顺序控制器9晶体选择12MHz。单片机的RST管脚为为主机提供一个外部复位信号输入端口，复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上。在此，我们选择手动复位组合电路，复位以后，单片机各内部件恢复到初始状态。RST按键可以选择专门的复位按键也可以选择轻触开关。图6时钟与复位电路系统硬件原理图见附录表。三、系统软件设计3.1主程序模块程序开始首先将工序控制寄存器R2清零，将工序模拟显示灯清零即将P1口清零。然后在程序段STA检测P2口的输入情况，如果某一位假设P2.2为高电平，就转到该位对应的按键所控制的下一段程序NEXT2处执行，先调用一延时10ms子程序，然后重新判断该位是否还为高电平，否，就返回STA重新检测，是，就继续执行下一步，判断该为是否变为低电平，否，就在此等待松键，是，就将该加工方法的工序模拟信号所在的表格标号TAB2送查表基址DPTR，然后转到主程序端LOOP执行。将工序控制寄存器R2的值给累加器A，然后查表，将查出的值送A到中，再在P1口输出，即驱动了LED灯显示，将R2加一准备执行下一道工序，然后将R2的值存入显示缓冲区79H，将DPTR入栈保护，调用数码显示子程序，将工序步数在数码管同步显示，然后将DPTR出栈恢复现场，调用延时5s子机械手顺序控制器10程序作为工序间隔。再判断八道工序是否全部执行完，若否就转回LOOP执行下一步工序，若已完就判断停止按钮是否按下，按下就返回主程序开始处重新开始，没按下就将R2清零进行下一个工序循环。其程序流程图见附录。主程序清单如下ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAINMOVR2,00H将工序控制寄存器零MOVP1,00H将P1口清零MOVR0,00H将寄存器R0清零STAJBP2.0,NEXT1判断哪个按键被按下就JBP2.1,NEXT2转到应程序段处执行JBP2.2,NEXT3JBP2.3,NEXT4JBP2.4,NEXT5LJMPSTANEXT1LCALLDLS10MS调用延时10ms子程序JNBP2.0,STAP2.00就返回重新判断JBP2.0,P2.01等待松键MOVDPTR,TAB1将表首址给查表基址DPTRLJMPLOOP转到LOOP程序段NEXT2LCALLDLS10MSJNBP2.1,STAJBP2.1,MOVDPTR,TAB2LJMPLOOPNEXT3LCALLDLS10MSJNBP2.2,STAJBP2.2,MOVDPTR,TAB3LJMPLOOPNEXT4LCALLDLS10MSJNBP2.3,STAJBP2.3,MOVDPTR,TAB4LJMPLOOPNEXT5LCALLDLS10MSJNBP2.4,STA机械手顺序控制器11JBP2.4,MOVDPTR,TAB5LJMPLOOPLOOPMOVA,R2将R2的值给AMOVCA,ADPTR查表将查出的值送到A中MOVP1,A将A中的数送P1口输出INCR2R2自加一MOV79H,R2将R2的值送输出缓冲79HPUSHDPH保护现场PUSHDPLLCALLDISP调用数码显示子程序LCALLDLS5S调用延时5s子程序POPDPL恢复现场POPDPHCJNER2,08H,LOOP八步未完成就返回LOOPJBP2.5,MAIN停止按钮按下就返回MAINMOVR2,00H将R2清零LJMPLOOP转到LOOP3.2数码显示模块程序开始设置串行口输出控制字SCON为方式0发送，然后将显示缓冲区79H送R0，将08字形代码表的标志SEGPT送查表基址DPTR，用寄存器间接寻址把要显示的数送到A中，查表将查出的字形代码送到A中，然后将其写入发送缓冲器SBUF，八位数据开始从RXD端串行发送到74164中，当八位数据发送完毕时，数据和移位脉冲停止发送，并自动将发送中断标志位TI置1，因此设置一检测指令，判断TI是否已为1，为1就是已发送完毕，用软件将其清零，然后返回主程序。其程序流程图见附录。显示子程序清单如下DISPMOVSCON,00H置串行方式0MOVR0,79H将显示缓冲区中值送R0MOVDPTR,SEGPT字形表首址送DPTRMOVA,R0取出要显示的数送AMOVCA,ADPTR查出字形MOVSBUF,A字形送串行口WAITJNBTI,WAIT输出完否CLRTI完，清中断标志RET返回机械手顺序控制器123.3延时子程序我们采用软件延时，根据指令占用的机器周期，用寄存器控制次数的多重循环来实现。程序清单如下延时10msDLS10MSMOVR7,101TDL1MOVR6,2491TDL2NOP1TNOP1TDJNZR6,DL22TR61≠0转到DL2DJNZR7,DL12TR71≠0转到DL1RET2T延时5sDLS5SMOVR6,201TDL3MOVR5,2511TDL4MOVR4,2481TDL5NOP1TNOP1TDJNZR4,DL52TR41≠0转到DL5DJNZR5,DL42TR51≠0转到DL4DJNZR6,DL32TR61≠0转到DL3RET2T3.4数据表TAB1DB03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AHTAB2DB18H,27H,53H,30H,45H,06H,07H,08HTAB3DB10H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18HTAB4DB78H,34H,5AH,16H,04H,25H,8EH,23HTAB5DB12H,45H,67H,09H,6CH,6BH,98H,26HSEGPTDB03H,9FH,25H,0DH,99HDB49H,41H,1FH,01H字形08END结束机械手顺序控制器13四、调试说明与调试结果用软件U51编辑好程序后，汇编、下载然后运行，选择一种加工方法的按钮按下程序停止在等待松键处，松键后程序继续运行，工序模拟灯间隔5秒依次点亮工作相应的灯，同时数码管显示工序步数。按下停止按钮，在工序完成第八道工序后自动停止，若不按下，则工序继续循环进行。五、系统功能及操作说明5.1系统功能本设计能够控制机械手完成五种加工方法。它有五个按键，每个按键代表一种加工方法，每一种加工方法都包括八道加工工序，执行工序时，LED灯能够模拟其工作情况，灯亮表示该项工作进行，灯灭表示该项工作停止，同时显示器同步显示工序进行的步数，每道工序间隔5秒钟。当一种加工方法的八道工序进行完后，若停止按钮已按下，则机械手的工作停止，未按下则该加工方法继续循环执行。5.2操作说明（1）选择要进行的加工方法按钮按下。（2）机械手就开始依次执行该加工方法的八道工序，通过LED灯的显示可观察机械手的工作情况，同时通过显示器可看到工序的进度。（3）按下停止按钮可控制该加工方法在八道工序完成后自动停止。若未按下将继续循环执行八道工序。机械手顺序控制器14六、总结与体会紧张与忙碌使两周的时间不知不觉地从身边走过，回想两周以来的设计过程，期间值得回味的有很多。从接到课题的那一刻起，就感觉到任务的艰巨，心中不免有些茫然，这从一开始就体现出来。由于课题所要求使用的软件是我们从未接触过的，并且要在两周内熟悉并能熟练使用，所以在设计过程中遇到了不小的困难。但人在压力下往往会有超长表现，在经过这段困难时期后，经过查阅大量的参考书籍，同学之间不断的探讨以及老师的细心，及时的指导后，设计的思路终于有了眉目。接下来就是了解各种芯片的功能，然后画出设计草图，在分析了其可行性后便在电脑上通过软件进行仿真，当然，一开始总是有错的，比如有时某个设计并不合理，又或者器件的连线不正确等等，这样的问题在设计过程中有很多，但大部分被我们克服了。虽然最终出来的结果并不是十分完整和正确，但毕竟是两个星期辛苦劳动的结果，我仍然感到欣慰。课程设计结束了，但期间同学之间的团队合作和老师的耐心指导，让我体会良深，在此我要感谢队友以及指导老师的帮助。机械手顺序控制器15七、附录我们在附录中收集了该机械手控制系统的硬件电路原理图主程序模块和显示器模块的程序流程图。显示模块流程图将显示器缓冲区末地址送Ro将字型表首地址送DPTR取出要显示的数送A查字形表输出完否清除中断标志TI返回送出显示NYWAIT开始机械手顺序控制器16主程序模块流程图工序控制寄存器R2清0LDoLD7全暗K10方法1取查表基址TAB1开始延时10ms..方法5延时10msK10取查表基址TAB1R2内容送A查表得数送A将A从P1口输出将R2H送工序缓冲区延时5s调用显子程序R28停止将Ro清0YYYK11K11YYNNLOOP同上检测NEXT1NEXT5NNNNNNSTAMAINYYY机械手顺序控制器17系统硬件原理图机械手顺序控制器18八、参考文献1刘国荣，单片微型计算机技术.北京.机械工业出版社.19962.王迎旭，单片机原理与应用.北京.机械工业出版社.20043.沈庆阳，郭庭吉等.8051单片机实践与应用.北京.清华大学出版社4.胡汉才，单片机原理及系统设计.清华大学出版社.2002.15.先锋工作室.单片机程序设计实例.清华大学出版社.2002.
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滑模缺点和优点各是什么？
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滑模缺点和优点各是什么？
提问者：郑正诚|
浏览：2227|
时间： 17:27:00
已有6条答案
回答数：94570|被采纳数：92
所有回答：&94570
滑模施工具有速度快，砼连续性好，表面光滑，无施工缝，材料消耗少，该桥墩能节省大量的拉筋、架子管及钢模板和一些周转材料，施工安全等优点，缺点是制作量大，木材资源浪费大等
回答数：11106|被采纳数：28
云南多策装饰工程有限公司
所有回答：&11106
充分发挥了各控制器的优点.提出了基于有限时间机理的快速 &&Terminal &&滑模控制方法...克服了滑模面中导数不连续的缺点 &&,并消除了滑模控制的到达阶段
回答数：147573|被采纳数：103
所有回答：&147573
滑模控制(sliding &&mode &&control,SMC)也叫变结构控制,其本质上是一类特殊的非线性控制,且非线性表现为控制的不连续性.这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定,而是可以在动态过程中,根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动.由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关,这就使得滑模控制具有快速响应、对应参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点.
滑模变结构控制是根据系统所期望的动态特性来设计系统的切换超平面,通过滑动模态控制器使系统状态从超平面之外向切换超平面收束.系统一旦到达切换超平面,控制作用将保证系统沿切换超平面到达系统原点,这一沿切换超平面向原点滑动的过程称为滑模控制.由于系统的特性和参数只取决于设计的切换超平面而与外界干扰没有关系,所以滑模变结构控制具有很强的鲁棒性.超平面的设计方法有极点配置,特征向量配置设计法,最优化设计方法等,所设计的切换超平面需满足达到条件,即系统在滑模平面后将保持在该平面的条件.控制器的设计有固定顺序控制器设计、自由顺序控制器设计和最终滑动控制器设计等设计方法[1].现在以N维状态空间模型为例,采用极点配置方法得到
回答数：17932|被采纳数：53
李氏二小生
所有回答：&17932
你好，,滑模变结构方法因其所具有的优良特性而受到越来越多的重视.该方法通过自行设计所需的滑模面和等效控制律 &&,能快速响应输入的变换 &&,而对参数变换和扰动不敏感 &&,具有很好的鲁棒性 &&,且物理制作简单.但大多数采用滑模变结构方法的控制系统没采用联合滑模观测和滑模控制的思想进行鲁棒方案的设计。滑模变结构控制逐渐引起了学者们的重视,其最大优点是滑动模态对加在系统上的干扰和系统的摄动具有完全的自适应性,而且系统状态一旦进入滑模运动,便快速地收敛到控制目标,为时滞系统、不确定性系统的鲁棒性设计提供了一种有效途径，但其最大的问题是系统控制器的输出具有抖动。希望我的回答对你有所帮助
回答数：1776|被采纳数：2
所有回答：&1776
滑模施工比较难以控制，但是因为有自身提升动力系统，施工比较方便翻模则需要用塔吊或者吊车进行提升，但是因为是组合模板，单块模板较轻。在高空施工中较方便。爬模是比较适用的一种，但是现在施工现场的爬模不自带提升系统，需要塔吊配合，施工起来，模板便捷轻快，因为模板系统提供了施工平台，施工比较安全
回答数：1691|被采纳数：1
我觉得自己好帅
所有回答：&1691
滑模是模板缓慢移动结构成型 &&， &&一般是固定尺寸的定型模板，由牵引设备的牵引。
滑模工程技术是我国现浇混凝土结构工程施工中机械化程度高、施工速度快、现场场地占用少、结构整体性强、抗震性能好、安全作业有保障、环境与经济综合效益显著的一种施工技术，通常简称为“滑模”。
1．木模板：~优点是制作、拼装灵活，较适用于外形复杂或异形混凝土构件及冬期施工的混凝土工程；缺点是制作量大，木材资源浪费大等。 && && && &&， && &&2．组合钢模板：主要有钢模板、连接体和支撑体三部分组成。’优点是轻便灵活、拆装方便、通用性强、周转率高等；缺点是接缝多且严密性差，导致混凝土成型后外观质量差。 && &&3．钢框木（竹）胶合板模板：它是以热轧异型钢为钢框架，以覆面胶合板作板面，并加焊若干钢肋承托面板的一种组合式模板。与组合钢模板比，其特点为自重轻、用钢量少、面积大、模板拼缝少、维修方便等。 && &&4．钢大模板：它由板面结构、支撑系统、操作平台和附件等组成。是现浇墙、壁结构施工的一种工具式模板。其特点是以建筑物的开间、进深和层高为大模板尺寸，其优点是模板整体性好、抗震性强、无拼缝等；缺点是模板重量大，移动安装需起重机械吊运。 && && && &&5．散支散拆胶合板模板：用I类木胶合板或竹胶合板。优点是自重轻、板幅大、板面平整、施工安装方便简单等。 && && && &&
希望我的回答能帮到你哦~
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