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基于单片机的自动粉刷装置设计与模拟实现

第一章绪论 1.1研究背景和意义1.MCU应用开发技术成熟

从上个世纪70年代单片机出现以来，随着电子技术的飞速发展，审片机制造技术迅猛发展，已经成为自动化控制的有力工具⑴。目前它运用于嵌入式计算机数量远远超过了电脑，其功能的强大可见一斑。凭借它价格低、功耗低、指令系统丰富等特点，具有更高的性能价格比，其应用的领域也在不断扩大，同时单片机的开发技术也趋于成熟[2]。

2.粉刷行业的需要随着住宅环境的改善，家居装修作为周期性多次消费行业，其需要的劳动力越来越多。而粉刷作为家居装修必不可少的一个环节，由于其行业对于健康的危害性，其劳动力更是匮乏。而且如今粉刷工人的粉刷技能参差不齐，往往粉刷结果总会有些不尽人意。目前，油漆粉刷一般由人工进行油漆的调色，这对于油漆工的经验提出了很高的要求。一般用户会提出想要的颜色，由油漆工根据经验进行调色，然后由用户进行最后的确认。但是这样往往容易出现，第一次调色后，用完后在调色出现色差的现象。 ........

1.2论文内容的组织和安排

本论文主要讨论基于AT89S52单片机实现对自动粉刷装置的控制，通过对于各类颜色油漆量比例的设置，调和出相应的颜色，粉刷出相应的厚度。整个系统釆用4M键盘作为设置面板；采用8位LED数码管实时显示当前时间及工作状态的显示；采用TG12864作为操作界面；采用机械手装置作为执行装置，其中还用到继电器电路控制机械手的运行，传感器电路进行

电压转换；采用nRF905模块作为监控系统。本论文的主要内容如下：第一章阐述了该系统设计的背景与意义。第二章给出了系统的总体设计方案，概括分析了系统设计的要求，对于系统功能做了简要的说明，并对在该设计中运用到的主要芯片进行介绍。第三章着重针对硬件电路设计进行介绍

。包括了系统的硬件模块的设计方案及幵发过程。第四章为软件设计与调试，构建了自动粉刷装置系统的软件设计方案，描述了各个功能模块的设计流程，并总结了在软硬件联调过程中遇到的问题以及解决方案。第五章给出总结和展望。.......

第二章系统总体设计方案

单片机系统的设计均分为硬件和软件两部分。硬件是指由单片机、输入/输出设备、执行部件等组成的系统；件指各类控制程序。只有软件和硬件紧密结合、协调一致，才能组成高性能的应用系统。在系统的设计过程中，软硬件的功能总是在不断地调整，以便相互适应、相互配合，以达到最佳的性能价格比[4]。本章介绍了自动油漆粉刷装置设计的过程、系统功能概述和系统结构，以及单片机、传感器、锁存器、继电器、液晶显示器等相关主体芯片。 2.1系统设计的框架

本系统的设计遵循软件工程开发的原则分成三个阶段：分析阶段、设计阶段和实现阶段。分析阶段是确定要解决的问题及需要完成的目标，也称为需求分析；设计阶段主要是完成在给定的条件下的系统要求；实现阶段主要是实现在所选择的硬件和软件的基础上进行整个软、硬件系统的协调。 2.2系统设计的分析

进入机械手臂装置。液晶屏上的当前模式变为“粉刷”。LED数码管

高3位显示“Run”。机械手臂通过传感器判断工位1、2是否有粉刷器，哪个工位有就先到哪个工位去取（工位1优先），取球后至工位1上方，灯?始粉刷作业，根据设定的厚度结合每次粉刷的厚度，计算出粉刷次数，按照粉刷次数上下移动。粉刷完，向工位2方向移动1小步，再继续粉刷相应的次数，直至粉刷到工位2为止(实践运用中，机械手需要加入动力轮，进行移动，但目前处于实训室仿真阶段，则反复以工位1至工位2距离作为粉刷距离）。一桶油漆刷完，将小球（空桶）放置在工位3，粉刷器的个数减1,在LED数码管上显示。

重复步骤（4)，直至粉刷器的个数为0。回到初始状态。

在机械手臂运行过程中，若出现传感器显示有油漆，但却没有取到的现象，则LED数码管高3位闪烁显示“Err”5秒。直到取到粉刷器为止

。持续30S没有抓到粉刷器，则通过nRF905发出信号给主控制器，要求工人前来处理。 ........

第三章硬件电路模块设计 18

3.1整体布局........18 3.2最小系统电路设计 18

显示模块 20

3.4键盘输入模块........24 3.5机械手模块 24

3.6继电器模块和传感器模块 26

3.7无线电通信模块........27 3.8硬件测试 28

3.9本章小结 29

第四章系统的软件设计 30

程序设计原则 30

4.2各个模块设计........31 4.3调试 38

4.4仿真结果........40 4.5小结 43

第四章系统的软件设计

程序设计原则

程序是一个系统的灵魂，它指挥着整个系统按照预先设定的要求执行各项功能。软件设计可以大大节约硬件的运行成本，更大程度的发挥着硬件的各项功能。为了让程序编写更为规范合理，必须要按