高樓外墻清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目錄前言…………………………11引言……………21.1選題的意義………………………21.2高層建筑外墻清洗機(jī)發(fā)展概況…………………21.3高層建筑外墻清洗機(jī)的應(yīng)用……………………31.4高層建筑外墻清洗機(jī)的前景……………………32單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用………42.1單片微型計(jì)算機(jī)…………………42.2單片機(jī)的發(fā)展概況………………42.3單片微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)……………52.4單片機(jī)的特點(diǎn)……………………62.5單片機(jī)應(yīng)用………………………63對(duì)課題的分析及方案的確定…………83.1本課題要研究或解決的問(wèn)題…………………83.2擬采用的研究手段及途徑……………………83.3對(duì)清洗機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析……………………93.4清洗機(jī)的主要工作過(guò)程及原理………………93.5控制系統(tǒng)工作方案的可選類(lèi)型…………………103.6控制系統(tǒng)總體……………………104控制軟件的實(shí)現(xiàn)………………134.1軟件的編程工具介紹……………134.2軟件的結(jié)構(gòu)……………………154.3控制系統(tǒng)軟件程序的實(shí)現(xiàn)……………………195硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)…………205.1軟件對(duì)硬件的要求……………205.2控制系統(tǒng)硬件的組成以及清洗機(jī)的性能特點(diǎn)………………215.3控制部分工作原理……………225.4驅(qū)動(dòng)部分工作原理……………235.5電機(jī)型號(hào)及參數(shù)的選擇及驅(qū)動(dòng)器件…………235.6主要驅(qū)動(dòng)器件的選擇…………25結(jié)束語(yǔ)………………27致謝…………………………29參考文獻(xiàn)……………………30

畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要清洗機(jī)主要是解決實(shí)際生活中的高空清洗問(wèn)題。隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人工清洗越來(lái)越不可取，因此設(shè)計(jì)了一種高層建筑外墻清洗機(jī)。此清洗機(jī)借鑒了國(guó)內(nèi)外合理的先進(jìn)設(shè)計(jì)方案。該機(jī)主要由樓頂?shù)乃欧业跸到y(tǒng)和清洗機(jī)主機(jī)部分組成。樓頂?shù)乃欧业跸到y(tǒng)在樓頂上預(yù)裝的軌道上行走，可使懸吊的清洗機(jī)主機(jī)部件實(shí)現(xiàn)縱洗和橫洗；清洗機(jī)主機(jī)利用風(fēng)壓使之貼在墻壁上，通過(guò)盤(pán)刷和滾刷完成清洗墻面的工作。這些動(dòng)作是由自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。清洗機(jī)采用單片機(jī)自動(dòng)控制，一共有兩個(gè)單片機(jī)，一個(gè)是主控，一個(gè)是受控，主控單片機(jī)安裝在伺服懸吊系統(tǒng)上，受控單片機(jī)安裝在清洗機(jī)主機(jī)上，主控單片機(jī)向受控單片機(jī)發(fā)送信息，受控單片機(jī)不需要向主控單片機(jī)作出反饋。通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞：高層建筑清洗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第Ⅰ頁(yè)共Ⅱ頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要Title:DesignformainframeofIntelligentiedoutside-wallcleaningmachineinhigh-risebuildingAbstractCleaningMachineismainlytoresolvethepractical-lifeproblemsofhigh-altitudecleansing.Withthedevelopmentofthesocietyandeconomicprogress,artificialcleaningisincreasinglyundesirable,soahigh-risebuildingwallwashingmachinehasbeenmade.Thiscleaningmachinetakesthereasonableadvanceddesignfromhomeandabroad.Theaircraftismainlycomposedofservosuspensionsystemwhichisfromtheroofandmainframeofwashingmachine.Servosuspensionsystemcanrunonthepreparedtrackoftheroofwhichmakeshangingmainengineofwashingmachinerealizelongitudinalandtransversewashing;MainframeofCleaningMachineusingwindpressuretomakeitaffixedtothewalls,throughtheplatebrushesandrolledbrushestofinishtheworkofwall-cleaning.Thesemovesareallachieved(finished)bytheautomaticcontrolsystem.CleaningmachineappliesSCMself-control,whichhastwomicrocontrollers,oneisamaster,andtheotherisacontrolled,hostmcrocontrollerinstallsinservosuspensionsystem,themicrocontrollercontrolledwashingmachineinstallsinthemainframe,hostmicriocontrollerdeliveriesinformationtomicrocontrollercontrolled,microcontrollercontrolledisnoneedtogivefeedbacktohostmicrocontroller.Washingmachineself-controlisrealizedbyMCU.Keywords:High-riseBuildingsWashingmachinesAutomaticControlsystem前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，在一些大中城市中高層建筑如雨后春筍般拔地而起，為城市的形象增添了靚麗的一筆。但隨之而來(lái)的是這些高層建筑的清洗問(wèn)題，如何能有效快速地清洗這些高層建筑呢？本機(jī)器的設(shè)計(jì)就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。高層建筑由于尺寸高，給清洗工作帶來(lái)了極大的不方便。針對(duì)種種問(wèn)題，本清洗機(jī)采用無(wú)人化清洗，自動(dòng)清洗，自動(dòng)供水，自動(dòng)供清洗液。單片機(jī)系統(tǒng)控制，操作人員只需通過(guò)鍵盤(pán)即可操縱清洗機(jī)工作，而且在清洗過(guò)程中，清洗機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)行邊緣識(shí)別，可根據(jù)建筑樓層的具體情況選擇為縱洗或橫洗。本機(jī)的清洗效率較高，清洗效果良好，該清洗機(jī)投入生產(chǎn)后，將會(huì)成為一種理想的高層建筑清洗工具。本機(jī)器是通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品考察比較后精心設(shè)計(jì)而成，使用穩(wěn)定可靠，但不足之處在所難免，所以懇請(qǐng)老師、同學(xué)及各位同行提出寶貴意見(jiàn)。1引言1.1選題的意義城市集中體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家及一個(gè)地區(qū)的科技、經(jīng)濟(jì)及文化發(fā)展水平的高低，而高層建筑則是一個(gè)城市面貌的核心內(nèi)容。但是，隨著社會(huì)進(jìn)步，工業(yè)化程度提高，由此導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。在城市，這種問(wèn)題更是突出。新建的大樓，沒(méi)經(jīng)過(guò)幾天，明亮的色彩便成為灰朦朦一片，嚴(yán)重影響了城市的面貌。所以為了維護(hù)城市的面貌，保持良好的城市形象，高層建筑的清洗工作已經(jīng)成為核心的問(wèn)題。目前，我國(guó)各大城市的高層建筑清洗工作還是由人力完成，這類(lèi)清洗工作主要由工人搭乘吊籃進(jìn)行高空作業(yè)來(lái)完成，工人的工作環(huán)境惡劣，且有一定的危險(xiǎn)性，工作效率低，成本高，耗時(shí)長(zhǎng)。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，人們迫切希望把這項(xiàng)危險(xiǎn)程度高，工作環(huán)境差的工作交給機(jī)器人來(lái)完成，從而將人解放出來(lái)。清洗機(jī)器人的使用將大大降低高層建筑的清洗成本，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)清洗的一次革命，其有相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)效益、經(jīng)濟(jì)意義和廣闊的應(yīng)用前景。時(shí)至今日，盡管有許多機(jī)器人研制成功，但都未走向產(chǎn)品化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是在中外各設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上對(duì)高層建筑外墻清洗機(jī)進(jìn)行了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。1.2高層建筑外墻清洗機(jī)發(fā)展概況高層建筑外墻壁面清洗機(jī)是特種機(jī)器人的一種，其必須具有兩個(gè)基本功能：即在壁面上的吸附功能和移動(dòng)功能。由于建筑物表面的非導(dǎo)磁性，清洗壁面機(jī)器人多采用正壓和負(fù)壓兩種吸附結(jié)構(gòu)，其中負(fù)壓吸附又稱為真空吸附，由風(fēng)扇、真空泵、空氣壓縮機(jī)等使吸盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，依靠壓差將機(jī)器人吸附在墻面上。真空吸附式壁面移動(dòng)機(jī)器人又可分為單吸盤(pán)和多吸盤(pán)兩種結(jié)構(gòu)，單吸盤(pán)真空吸附壁面機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)小型化，輕量化，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，多吸盤(pán)腳式壁面爬行機(jī)器人的吸附穩(wěn)定可靠。九十年代最新研制成功的推進(jìn)型壁面移動(dòng)機(jī)器人，采用直升機(jī)原理，利用螺旋槳產(chǎn)生的高速氣流帶動(dòng)機(jī)器人向上高速移動(dòng)，螺旋槳所產(chǎn)生的推力與壁面大約成20度角，始終有指向壁面的推力從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的吸附功能，使機(jī)器人可以緊貼壁面移動(dòng)，有一定的越障能力。目前，已有報(bào)道的高層建筑擦窗機(jī)還有以下幾種：日本BE公司研制成功的一種固定軌道式全自動(dòng)擦窗機(jī)器人，靠安裝在樓頂?shù)能壍兰皯业跸到y(tǒng)使擦窗機(jī)對(duì)準(zhǔn)窗口，沿安裝在建筑物表面的導(dǎo)槽垂直上下移動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)清洗。北京航空航天大學(xué)與北京鐵路局合作研制的擦窗樣機(jī)，有八個(gè)吸盤(pán)，采用“十”字框架式結(jié)構(gòu)，上有驅(qū)動(dòng)裝置，可驅(qū)動(dòng)兩框架做相對(duì)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)壁面機(jī)器人在墻面上沿X,Y方向移動(dòng)。上?？萍即髮W(xué)機(jī)器人研究所研制的雙足式爬壁機(jī)器人，與步行式兩足機(jī)器人比較，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，省略膝關(guān)節(jié)，通過(guò)腳腕的傾斜和圓規(guī)角的開(kāi)閉適當(dāng)組合起來(lái)，即可翻越一定的臺(tái)階，對(duì)諸多復(fù)雜環(huán)境具有適應(yīng)性。1.3高層建筑外墻清洗機(jī)的應(yīng)用以壁面機(jī)器人為載體，配以專(zhuān)用的清洗機(jī)構(gòu)，可以適應(yīng)不同壁面機(jī)構(gòu)。在國(guó)內(nèi)，壁面機(jī)器人起步較晚，但發(fā)展很快。各種形式的擦窗機(jī)器人都有所應(yīng)用，但到目前為止，還沒(méi)有一種完善的機(jī)型能夠適應(yīng)多種外墻面。1.4高層建筑外墻清洗機(jī)前景高層建筑是現(xiàn)代文明的標(biāo)志之一，其外觀形象很重要，故其清洗問(wèn)題亟待解決。由于清洗工作環(huán)境及任務(wù)的特殊性，清洗爬壁機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)要求相當(dāng)苛刻。其總的設(shè)計(jì)原則：減輕重量，降低造價(jià)，安全可靠，能適應(yīng)多種建筑物表面，且要有足夠高的清洗效率。從清洗機(jī)的工作環(huán)境來(lái)看，其主機(jī)可能有兩個(gè)發(fā)展方向：其一：適應(yīng)于平整瓷磚和玻璃幕墻清洗，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，屬小型輕量化。其二：適應(yīng)于復(fù)雜墻面，如階梯墻面，壁面多窗戶的墻面清洗，它的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作、控制都很復(fù)雜。2單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用2.1單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器（MicrocontrollerUnit）或嵌埋式控制器（EmbeddedController）。它是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化，使之集成在一塊芯片上的微機(jī)。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。2.2單片機(jī)的發(fā)展概況單片機(jī)的發(fā)展歷史并不長(zhǎng)。1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功后，隨后就出現(xiàn)了單片機(jī)。美國(guó)Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片機(jī)4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機(jī)8008問(wèn)世以來(lái)，短短的幾十年，經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代的發(fā)展，大致可以分為三個(gè)階段。第一階段（1975～1977年）4位和低性能8位單片機(jī)的發(fā)展階段。以Intel公司推出MCS-48單片機(jī)為代表，片內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和容量有限的RAM、ROM存儲(chǔ)器，并具有簡(jiǎn)單的中斷功能，但無(wú)串行口。隨后其他公司爭(zhēng)相推出各自的單片機(jī)，如GI公司推出PIC1650系列單片機(jī)，Rokwell公司推出了與6502微處理器兼容的RG500系列單片機(jī)。第二階段（1978～1981）為高性能8位單片機(jī)發(fā)展階段。1978年，motorola公司推出M6800系列單片機(jī)，Zilog公司推出Z8系列單片機(jī)。1980年，Intel公司在MCS-48系列單片機(jī)基礎(chǔ)上又推出了高性能的MCS-51系列單片機(jī)。這類(lèi)單片機(jī)均帶有串行I/O口，其定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為16位，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量都相應(yīng)增大，并有中斷優(yōu)先級(jí)處理功能。第三階段（1982年至今）為16位單片機(jī)的推出以及8位單片機(jī)繼續(xù)提高。1982年，Mostek公司和Intel公司先后推出了比8位單片機(jī)性能更高的16位單片機(jī)MK68200和MCS-96系列，NS公司和NEC公司也分別推出了16位單片機(jī)HPC16040和MPD783XX系列。1987年，Intel公司宣布研制出比8096高一檔的CHMOS型16位單片機(jī)80C196。1988年，該公司推出8098單片機(jī)，它類(lèi)似于8088微處理器，CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為16位，外部數(shù)據(jù)總線為8位，便于推廣使用。與次同時(shí)，各計(jì)算機(jī)公司對(duì)8位單片機(jī)不斷提高性能并開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，如：擴(kuò)大片內(nèi)存儲(chǔ)器容量，增加定時(shí)器，加強(qiáng)中斷功能，采用CHMOS工藝設(shè)計(jì)出低功耗8位高檔單片機(jī)，將16位單片機(jī)的某些功能—高速輸出、脈寬調(diào)制等植入8位單片機(jī)中。除了通用單片機(jī)以外，還有專(zhuān)用單片機(jī)產(chǎn)品，如專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)處理（圖象和語(yǔ)言處理等）的單片機(jī)。目前，8位高檔單片機(jī)和16位單片機(jī)在單片機(jī)中占主導(dǎo)地位，已有幾使個(gè)系列、幾百個(gè)型號(hào)，此外，32位單片機(jī)也已面世。盡管目前單片機(jī)的品種很多，但其中最具有典型性的當(dāng)屬I(mǎi)ntel公司的MCS-51系列單片機(jī)。MCS-51是在MCS-48的基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的，由于具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富、高性能價(jià)格比的特點(diǎn)而應(yīng)用最廣。2.3單片微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)根據(jù)發(fā)展情況單片機(jī)可以劃分為以下幾種：2.3.1按可適用范圍劃分為通用型與專(zhuān)用型。通用型把可開(kāi)發(fā)資源全部提供給使用者，它并不是為某一種專(zhuān)門(mén)用途設(shè)計(jì)的單片機(jī)；專(zhuān)用型是針對(duì)某一類(lèi)產(chǎn)品甚至某個(gè)產(chǎn)品需要而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的單片機(jī)。如為滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成有熱敏電阻、ADC接口和段式液晶驅(qū)動(dòng)器接口的溫度計(jì)量控制用單片機(jī)以及錄音機(jī)機(jī)芯控制器等。2.3.2按是否提供并行總線分為總線型與非總線型?？偩€型設(shè)置有DB、AB、CB三種引腳，用于擴(kuò)展并行外圍器件；非總線型的外圍器件通過(guò)串行接口連接。2.3.3按大致的應(yīng)用領(lǐng)域分為工控型與家電型。工控型滿足工業(yè)控制用機(jī)；家電型多數(shù)為專(zhuān)用單片機(jī)。2.3.4按含有的ROM形式分為以下幾種類(lèi)型：內(nèi)含廠家已用掩膜編好程序的ROM。屬專(zhuān)用單片機(jī)，ROM內(nèi)的程序已在出廠前固化好，不可改變。內(nèi)含EPROM。屬通用型單片機(jī)，芯片帶有透明窗口，可通過(guò)紫外線擦除存儲(chǔ)器中的程序代碼。用戶可將自己的程序?qū)懭肫渲?。無(wú)ROM，需外接EPROM，如8031、8098等OTPROM供應(yīng)狀態(tài)。這是用戶可一次性編程寫(xiě)入的程序存儲(chǔ)器供應(yīng)狀態(tài)。用戶可通過(guò)專(zhuān)用寫(xiě)入器將應(yīng)用程序?qū)懭隣TPRM中，但只允許寫(xiě)入一次。2.4單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：2.4.1受集成度的限制，片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小。ROM一般小于8KB，RAM小于256B；可在外部擴(kuò)展，通常ROM、RAM可分別擴(kuò)展至64KB。2.4.2可靠性高。芯片是按照工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾能力優(yōu)于一般的通用CPU；程序指令、常數(shù)、表格固化在ROM中不易被破壞；許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，可靠性高。2.4.3易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的總線及并行、串行輸入輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。2.4.4控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作及位處理指令。一般說(shuō)來(lái)，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。2.4.5體積小、功耗低、價(jià)格便宜、易于產(chǎn)品化。2.5單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)控制功能而設(shè)計(jì)的一種微型計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用首先是控制功能，其實(shí)現(xiàn)手段是采用嵌入方式，即嵌入到對(duì)象環(huán)境中作為一個(gè)智能化控制單元。由于被控對(duì)象種類(lèi)繁多，應(yīng)用也非常廣泛，下面只介紹一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域。2.5.1家用電器領(lǐng)域目前過(guò)內(nèi)外各種家用電器已普遍采用單片機(jī)取代傳統(tǒng)的電路控制，如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、微波爐、電視機(jī)、錄象機(jī)、視頻音像等設(shè)備，甚至很多高級(jí)玩具也使用了單片機(jī)。2.5.2辦公自動(dòng)化領(lǐng)域辦公自動(dòng)化的大量通信、信息產(chǎn)品大多采用了單片機(jī)，如通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的鍵盤(pán)譯碼、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、繪圖儀、復(fù)印機(jī)、電話、傳真機(jī)、考勤機(jī)等。2.5.3智能儀表用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表，能促使儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化及柔性化的方向發(fā)展，并使長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)量?jī)x表中的誤差修正和線性化處理等難題迎刃而解。由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀表，集測(cè)量、處理、控制功能于一體，不僅提高了自動(dòng)化程度和精度，而且具有各種智能化的功能，如存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、判斷、語(yǔ)音、聯(lián)網(wǎng)等。2.5.4工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)等，許多都是以單片機(jī)為核心的單機(jī)或多機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品想結(jié)合，使傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、控制智能化，構(gòu)成了新一代的機(jī)電一體化產(chǎn)品。2.5.5智能接口在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是在較大型的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，有許多外部通信、采集、多路分配管理以及驅(qū)動(dòng)控制等接口。這些外部設(shè)備與接口，如果完全由主機(jī)進(jìn)行管理，勢(shì)必造成主機(jī)負(fù)擔(dān)過(guò)重，降低系統(tǒng)的運(yùn)行速度及接口的管理水平。如果用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)并行工作，使系統(tǒng)的運(yùn)行速度大大提高。另一方面，由于單片機(jī)可對(duì)接口信息進(jìn)行串行加工處理，也就可以大量減少接口界面的通信密度。例如，在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總，用數(shù)字濾波、線性化處理及誤差修正等。在通信接口中采用單片機(jī)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、解碼、分配以及接收/發(fā)送等工作。2.5.6其他應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)除了上述應(yīng)用外還廣泛應(yīng)用于商業(yè)流通領(lǐng)域、醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域、汽車(chē)電子及航空航天電子領(lǐng)域等。單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，以前必須由模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)。這種以軟件取代硬件，并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷的發(fā)展完善。3對(duì)課題的分析及方案的確定3.1本課題要研究或解決的問(wèn)題3.1.1實(shí)現(xiàn)清洗主機(jī)行走邊緣識(shí)別的功能；3.1.2清洗主機(jī)橫向行走的控制；3.1.3清洗主機(jī)行走速度控制和伺服懸吊系統(tǒng)行走速度控制；3.1.4橫向清洗和縱向清洗如何轉(zhuǎn)換；3.1.5伺服懸吊系統(tǒng)和清洗主機(jī)同步行走的控制。3.2擬采用的研究手段及途徑清洗機(jī)分為伺服懸吊系統(tǒng)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）和清洗機(jī)主機(jī)兩大部分，伺服懸吊系統(tǒng)通過(guò)鋼纜懸吊清洗主機(jī)。伺服懸吊系統(tǒng)部分（置控制臺(tái)）為主控方，清洗主機(jī)部分為受控方，伺服懸吊系統(tǒng)對(duì)清洗主機(jī)發(fā)出控制指令，清洗主機(jī)執(zhí)行指令。3.2.1在清洗主機(jī)的上下和左右兩端各有兩個(gè)探頭，用來(lái)進(jìn)行邊緣識(shí)別，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊緣時(shí)，自動(dòng)返回并調(diào)整工作位置。3.2.2清洗主機(jī)上的橫向行走電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源控制步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電源，來(lái)實(shí)現(xiàn)清洗主機(jī)的運(yùn)動(dòng)和正反轉(zhuǎn)。3.2.3本方案的調(diào)速方法為脈寬調(diào)速，所謂脈寬調(diào)速，就是對(duì)輸出波形的高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。對(duì)這個(gè)時(shí)間設(shè)置延時(shí)參數(shù)，并編寫(xiě)延時(shí)程序。如果需要加速，就要使輸出波形的高電平的持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，低電平的持續(xù)時(shí)間減短；如果需要減速，就要使輸出波形的高電平的持續(xù)時(shí)間減短，低電平的持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)。3.2.4清洗工作分為橫向清洗和縱向清洗，橫向清洗與縱向清洗的轉(zhuǎn)換通過(guò)轉(zhuǎn)角90度步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。3.2.5在橫向清洗中，左右行走均可工作，要求伺服懸吊系統(tǒng)與清洗主機(jī)大致在一個(gè)垂直的直線上并保持同步，位于伺服懸吊系統(tǒng)上的兩個(gè)超聲波傳感器用來(lái)保持同步。保持同步中，伺服懸吊系統(tǒng)自由行走，清洗主機(jī)根據(jù)伺服懸吊系統(tǒng)的位置調(diào)整自己的位置，與伺服懸吊系統(tǒng)同步。3.3對(duì)清洗機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析清洗機(jī)分為伺服懸吊系統(tǒng)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）和清洗機(jī)主機(jī)兩大部分。伺服懸吊系統(tǒng)部分的受控電器元件為：卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)（直流電機(jī)）一個(gè)，伺服懸吊系統(tǒng)橫向行走電機(jī)（三相交流電機(jī)）一個(gè)，縱向行走制動(dòng)繼電器一個(gè)，橫向行走同步超聲波傳感器兩個(gè)，清洗液水泵兩個(gè)（由一個(gè)繼電器統(tǒng)一控制）。清洗機(jī)主機(jī)部分的受控電器元件為：橫向行走電機(jī)一個(gè)（步進(jìn)電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源控制）風(fēng)扇電機(jī)一個(gè)（由繼電器控制）清洗刷電機(jī)一個(gè)（由繼電器控制）轉(zhuǎn)角90度步進(jìn)電機(jī)一個(gè)（由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源控制），轉(zhuǎn)角90度步進(jìn)電機(jī)止動(dòng)探頭兩個(gè)，邊緣識(shí)別超聲波傳感器四個(gè)。3.4清洗機(jī)的主要工作過(guò)程及原理清洗機(jī)的主結(jié)構(gòu)為卷?yè)P(yáng)懸吊結(jié)構(gòu)，即由伺服懸吊系統(tǒng)通過(guò)鋼纜懸吊清洗機(jī)主機(jī)，伺服懸吊系統(tǒng)在清洗機(jī)主機(jī)控制系統(tǒng)的控制下協(xié)調(diào)工作。伺服懸吊系統(tǒng)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）部分（置控制臺(tái)）為主控方，清洗機(jī)主機(jī)部分為受控方，伺服懸吊系統(tǒng)對(duì)清洗機(jī)主機(jī)發(fā)出控制指令，清洗機(jī)主機(jī)執(zhí)行指令。清洗工作分為橫向清洗和縱向清洗。橫向清洗與縱向清洗的轉(zhuǎn)換通過(guò)轉(zhuǎn)角90度步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。在清洗過(guò)程中，位于清洗機(jī)主機(jī)上的壓力風(fēng)扇啟動(dòng)，為清洗機(jī)主機(jī)提供對(duì)墻的壓力，使清洗機(jī)主機(jī)緊貼在工作表面，從而產(chǎn)生清洗機(jī)主機(jī)沿工作表面行走的摩擦力。位于清洗機(jī)主機(jī)上的清洗刷電機(jī)和位于伺服懸吊系統(tǒng)上的清洗液水泵同時(shí)啟動(dòng)并工作。在清洗機(jī)主機(jī)的上下兩端置兩個(gè)邊緣探頭，用于邊緣識(shí)別，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊緣時(shí)，自動(dòng)返回并調(diào)整工作位置。在橫向清洗中，左右行走均可工作。要求伺服懸吊系統(tǒng)與清洗機(jī)主機(jī)大致在一個(gè)垂直的線上并保持同步，位于伺服懸吊系統(tǒng)上的兩個(gè)超聲波傳感器用來(lái)保持同步。保持同步中，伺服懸吊系統(tǒng)自由行走，清洗機(jī)主機(jī)根據(jù)伺服懸吊系統(tǒng)的位置調(diào)整自己的位置，與伺服懸吊系統(tǒng)同步。在清洗機(jī)主機(jī)的左右兩邊各有兩個(gè)邊緣探頭，用來(lái)進(jìn)行邊緣識(shí)別，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊緣時(shí)，自動(dòng)返回并調(diào)整工作位置。3.5控制系統(tǒng)工作方案的可選類(lèi)型3.5.1設(shè)計(jì)的基本原則：軟件為硬件服務(wù)，硬件根據(jù)軟件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，軟硬結(jié)合以達(dá)到最好的工作狀態(tài)。3.5.2可供選擇的設(shè)計(jì)方案第一個(gè)方案：?jiǎn)螜C(jī)控制，即由一個(gè)單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng),由這個(gè)單片機(jī)完成清洗機(jī)主機(jī)和伺服懸吊系統(tǒng)的整個(gè)控制。第二個(gè)方案：雙機(jī)控制，既由兩個(gè)單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)單片機(jī)用于伺服懸吊系統(tǒng)的控制，另一個(gè)單片機(jī)用于清洗機(jī)主機(jī)的控制，這兩個(gè)單片機(jī)互相通信，沒(méi)有主次之分，它們互相執(zhí)行對(duì)方發(fā)出的指令，并分別向?qū)Ψ椒祷貭顟B(tài)信息。第三個(gè)方案：主從控制，既由兩個(gè)單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)單片機(jī)用于伺服懸吊系統(tǒng)的控制，另一個(gè)單片機(jī)用于清洗機(jī)主機(jī)的控制。伺服懸吊系統(tǒng)單片機(jī)作為主機(jī)，清洗機(jī)主機(jī)單片機(jī)作為從屬機(jī)，由伺服懸吊系統(tǒng)單片機(jī)向清洗機(jī)主機(jī)單片機(jī)發(fā)出控制指令，清洗機(jī)主機(jī)單片機(jī)執(zhí)行指令，但并不向伺服懸吊系統(tǒng)單片機(jī)返回狀態(tài)信息。3.5.3方案的分析第一個(gè)方案，適用于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，由一個(gè)單片機(jī)就能完成所有的工作。所有的被控器件動(dòng)作距離小，沒(méi)有大距離的移動(dòng)，不需要遠(yuǎn)距離通信。這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，成本低，但功能有限。第二個(gè)方案，適用于大規(guī)模復(fù)雜的控制系統(tǒng)，單片機(jī)之間互相交互，協(xié)同工作。能完成復(fù)雜的控制，可以允許受控器件做大距離的移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化控制，自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)程度高。但成本高，制作技術(shù)要求高，實(shí)現(xiàn)比較困難，并且在運(yùn)距離通信時(shí)需要確保通信的穩(wěn)定，不失真，并且要有出錯(cuò)檢測(cè)和信息數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制。第三個(gè)方案，適用中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的控制，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)不是很復(fù)雜，技術(shù)要求不是很高，無(wú)需確認(rèn)，不用出錯(cuò)檢測(cè)和信息數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制，能夠允許受控器件做中等規(guī)模的距離移動(dòng)。是一般控制系統(tǒng)的可選方案。3.6控制系統(tǒng)總體方案的確定根據(jù)以上的分析，控制系統(tǒng)的控制要求以及實(shí)際情況，本控制系統(tǒng)采用第三種控制方案，具體的細(xì)節(jié)如下：3.6.1整個(gè)控制系統(tǒng)采用兩個(gè)單片機(jī)進(jìn)行控制，伺服懸吊系統(tǒng)部分放置一個(gè)單片機(jī)，清洗機(jī)主機(jī)部分放置一個(gè)單片機(jī)，兩個(gè)單片機(jī)之間單向通信，協(xié)調(diào)工作。3.6.2伺服懸吊系統(tǒng)上的單片機(jī)為主控方，對(duì)清洗機(jī)主機(jī)上的單片機(jī)發(fā)出控制指令，清洗機(jī)主機(jī)上的單片機(jī)為受控方，執(zhí)行單片機(jī)上的指令，并不對(duì)伺服懸吊系統(tǒng)上的單片機(jī)返回狀態(tài)信息。3.6.3通過(guò)執(zhí)行指令，單片機(jī)發(fā)出微弱的電流脈沖或波形，通過(guò)硬件驅(qū)動(dòng)電路放大，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作。3.6.4對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的控制，采用由單片機(jī)輸出一個(gè)持續(xù)脈沖和一個(gè)高電平或低電平來(lái)控制脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，高電平或低電平控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；對(duì)直流電機(jī)的控制，由步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)端口輸出相反的脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和控制其正反轉(zhuǎn)；對(duì)繼電器的控制采用由單片機(jī)輸出一個(gè)恒定的高電平來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器；在輸出方面自動(dòng)控制采用探頭，行程開(kāi)關(guān)，或超聲波傳感器；對(duì)控制繼電器的輸入采用按下后就能調(diào)起的按扭，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)高電平的保持；對(duì)縱向行走電機(jī)采用按下后就能保持的按扭，由按扭保持高電平的持續(xù)的輸入；對(duì)橫向行走電機(jī)的按扭設(shè)置同繼電器。3.6.5伺服懸吊系統(tǒng)上的橫向行走電機(jī)采用直流電機(jī)，單片機(jī)采用兩個(gè)輸出口，通過(guò)輸出高低電平來(lái)控制繼電器，進(jìn)而利用繼電器對(duì)電機(jī)控制，通過(guò)改變輸出口的電平來(lái)改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。伺服懸吊系統(tǒng)上的兩個(gè)水泵和壓力風(fēng)扇，清洗刷利用一個(gè)繼電器同時(shí)控制，單片機(jī)通過(guò)一個(gè)輸出口對(duì)其控制起停。伺服懸吊系統(tǒng)上的單片機(jī)通過(guò)一個(gè)輸出口，利用通信，對(duì)清洗機(jī)主機(jī)上的單片機(jī)發(fā)出指令，清洗機(jī)主機(jī)上的單片機(jī)執(zhí)行指令，它通過(guò)一個(gè)輸出口發(fā)出指令對(duì)水泵、壓力風(fēng)扇、清洗刷的繼電器進(jìn)行控制，從而控制水泵、壓力風(fēng)扇清洗刷的起停。清洗機(jī)主機(jī)上的橫向行走電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源控制步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電源。單片機(jī)采用兩個(gè)輸出口，一個(gè)口輸出波形，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)口輸出0或1，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。清洗機(jī)主機(jī)上的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)調(diào)速來(lái)與伺服懸吊系統(tǒng)上的交流電機(jī)同步。設(shè)置兩個(gè)超聲波傳感器，檢測(cè)鋼纜的傾斜度，來(lái)控制同步。轉(zhuǎn)角90度步進(jìn)電機(jī)位于清洗機(jī)主機(jī)上，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行控制。主控按扭位于伺服懸吊系統(tǒng)上，通過(guò)通信對(duì)其控制，并設(shè)置兩個(gè)正反旋轉(zhuǎn)停止行程開(kāi)關(guān)自動(dòng)定位轉(zhuǎn)角。3.6.6調(diào)速方法的選擇，本系統(tǒng)的調(diào)速方法為脈寬調(diào)速，所謂脈寬調(diào)速，就是對(duì)輸出波形的高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。對(duì)這個(gè)時(shí)間設(shè)置延時(shí)參數(shù)，并編寫(xiě)延時(shí)程序。如果需要加速，就要是輸出波形的高電平的持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，底電平的持續(xù)時(shí)間減短；如果需要減速，就要是輸出波形的高電平的持續(xù)時(shí)間減短，底電平的持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)。綜上所述，對(duì)直流電機(jī)，單片機(jī)輸出波形；對(duì)步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)輸出波形和0或1；對(duì)交流電機(jī)，單片機(jī)輸出0或1。通過(guò)以上分析，最后確定整個(gè)控制系統(tǒng)的控制邏輯如圖3.1所示：圖3.1控制邏輯圖4控制軟件的實(shí)現(xiàn)4.1軟件的編程工具介紹整個(gè)軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，單片機(jī)的CPU為8751，整個(gè)程序的指令符合單片機(jī)匯編語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。軟件的編程工具為偉福6000，是南京偉福實(shí)業(yè)有限公司的產(chǎn)品。產(chǎn)品的特點(diǎn)如下:4.1.1主機(jī)+POD組合，通過(guò)更換POD，可以對(duì)各種CPU進(jìn)行仿真。對(duì)待不同的應(yīng)用場(chǎng)合，用戶往往會(huì)選擇不同的CPU，從而需要更換仿真件WINDOWS版本支持本公司多種仿真器。支持多類(lèi)CPU仿真。仿真器則采用主機(jī)組合，通過(guò)更換不同的POD，可對(duì)各種不同類(lèi)型的單片機(jī)進(jìn)行仿真。為用戶提種靈活的多樣的CPU仿真系統(tǒng)。4.1.2雙平臺(tái)DOS版本，WINDOWS版本。其中WINDOWS版本功能強(qiáng)大。中文界面英文界面均可。用戶源程序的大小不再有任何限制，支持ASM，C，PLM語(yǔ)言混合編程，具有項(xiàng)目功能，為用戶的資源共享，課題重組提供強(qiáng)有力的手段。支持點(diǎn)屏顯示，用鼠標(biāo)點(diǎn)一下源程序中的某一變量，即可顯示該變量的數(shù)值。有豐富的窗口顯示方式，動(dòng)態(tài)地顯示仿真的各種過(guò)程，使用極為便利。本操作系統(tǒng)一經(jīng)推出，立即被用戶所喜愛(ài)。4.1.3雙工作模式軟件模擬仿真（不要仿真器也能模擬仿真）。硬件仿真。4.1.4雙CPU結(jié)構(gòu)，100%不占用戶資源。全空間硬件斷點(diǎn)，不受任何條件限制，支持地址、數(shù)據(jù)、外部信號(hào)、事件斷點(diǎn)、支持實(shí)時(shí)斷點(diǎn)計(jì)數(shù)、軟件運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。4.1.5雙集成環(huán)境編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個(gè)環(huán)境下。多種仿真器，多類(lèi)CPU仿真全部集成在一個(gè)環(huán)境下?？煞抡?1系列，196系列，PIC系列，飛利蒲公司的552、LPC764、DALLAS320，華邦438等51增強(qiáng)型CPU。為了跟上形勢(shì)，現(xiàn)在很多工程師需要面對(duì)和掌握不同和項(xiàng)目管理器、編輯器、編譯器。他們由不同的廠家開(kāi)發(fā)，相互不兼容，使用不同的界面。學(xué)習(xí)使用都很吃力。偉福WINDOWS調(diào)試軟件為您提供了一個(gè)全集成環(huán)境，統(tǒng)一的界面，包含一個(gè)項(xiàng)目管理器，一個(gè)功能強(qiáng)大的編輯器，匯編Make、Build和調(diào)試工具并提供一個(gè)與第三方編譯器的接口,由于風(fēng)格統(tǒng)一，從而大大節(jié)省了您的精力和時(shí)間。4.1.6強(qiáng)大的邏輯分析儀綜合調(diào)試功能。邏輯分析儀由交互式軟件菜單窗口對(duì)系統(tǒng)硬件的邏輯或進(jìn)序進(jìn)行同步實(shí)時(shí)采樣，并實(shí)時(shí)在線調(diào)試分析，采集深度32K(E2000/L)，最高時(shí)基采樣頻率達(dá)20M，40路波形的可精確實(shí)時(shí)反映用戶程序運(yùn)行時(shí)的歷史時(shí)間。系統(tǒng)在使用邏輯分析儀時(shí)，除普通的單步運(yùn)行、鍵盤(pán)斷點(diǎn)運(yùn)行、全速硬件斷點(diǎn)運(yùn)行外，還可實(shí)現(xiàn)各種條件組合斷點(diǎn)如：數(shù)據(jù)、地址、外部控制信號(hào)、CPU內(nèi)部控制信號(hào)、程序區(qū)間斷點(diǎn)等。由于邏輯儀可以直接對(duì)程序的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行分析，因此極大地便利于程序的調(diào)試。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)通訊方面的運(yùn)用越來(lái)越多。在通訊功能的調(diào)試時(shí)，如果通訊不正常，查找原因是非常耗時(shí)和低效的，您很難搞清楚問(wèn)題到底在什么地方，是波特率不對(duì)，是硬件信道有問(wèn)題，是通訊協(xié)儀有問(wèn)題，是發(fā)方出錯(cuò)還是收方出錯(cuò)。有了邏輯儀，情況則完全不一樣，用它可以分別或者同時(shí)對(duì)發(fā)送方、接收方的輸入或者輸出波形進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、對(duì)比、測(cè)量等各種直觀的分析，可以將實(shí)際輸出通訊報(bào)文的波形與源程序相比較，可立即發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。從而極大地方便了調(diào)試。4.1.7強(qiáng)大的追蹤器功能追蹤功能以總線周期為單位，實(shí)時(shí)記錄仿真過(guò)程中CPU發(fā)生的總線事件，其觸發(fā)條件方式同邏輯分析儀。追蹤窗口在仿真停止時(shí)可收集顯示追蹤的CPU指令記憶信息，可以以總線反匯編碼模式、源程序模式對(duì)應(yīng)顯示追蹤結(jié)果。屏幕窗口顯示波形圖最多追蹤記憶指令32K并通過(guò)仿真器的斷點(diǎn)、單步、全速運(yùn)行或各種條件組合斷點(diǎn)來(lái)完成追蹤功能?？偩€跟蹤可以跟蹤程序的運(yùn)行軌跡。可以統(tǒng)計(jì)軟件運(yùn)行時(shí)間。軟件的拷貝工具為RF810,利用它可以將編譯成.BIN的文件拷貝到單片機(jī)的CPU內(nèi)存中。4.2軟件的結(jié)構(gòu)4.2.1軟件的主體結(jié)構(gòu)整個(gè)控制系統(tǒng)由伺服懸吊系統(tǒng)部分和清洗機(jī)部分組成，每個(gè)部分的軟件由初始化，主程序，跳轉(zhuǎn)程序和功能子程序四部分組成。主程序是單片機(jī)指令循環(huán)和不斷掃描的地方，只要單片機(jī)啟動(dòng)，控制就要在主程序中不斷循環(huán)。主程序用來(lái)接收外部的控制指令。跳轉(zhuǎn)程序是用來(lái)連接主程序和功能子程序的樞紐。當(dāng)控制在主程序中循環(huán)的過(guò)程中遇到外部發(fā)出的控制指令時(shí)，主程序就產(chǎn)生斷點(diǎn)，通過(guò)跳轉(zhuǎn)程序查找到相關(guān)的功能子程序，然后將控制轉(zhuǎn)到功能子程序，執(zhí)行功能子程序。功能子程序執(zhí)行完畢后，由跳轉(zhuǎn)程序?qū)⒖刂妻D(zhuǎn)到主程序的斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行主程序的循環(huán)控制，直到發(fā)現(xiàn)下一個(gè)外部指令。功能子程序?yàn)橐粋€(gè)個(gè)的功能模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行一個(gè)特定的功能，不同的子程序的組合可以得到不同的功能。這樣的好處是極大程度上共用了程序代碼，避免了重復(fù)性，降低了出錯(cuò)率。初始化是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)配置的設(shè)置。如波特率，延時(shí)參數(shù)，中斷的起停等的設(shè)置。初始化在主程序執(zhí)行之前執(zhí)行，是最先執(zhí)行的程序。4.2.2軟件功能模塊的劃分整個(gè)軟件的功能模塊的劃分如下：伺服懸吊系統(tǒng)部分：橫向行走模塊；水泵、清洗刷、壓力風(fēng)扇的啟動(dòng)模塊；橫向行走同步模塊；總停模塊；轉(zhuǎn)角90度模塊；卷?yè)P(yáng)機(jī)行走模塊；自動(dòng)檢測(cè)控制模塊。清洗機(jī)部分：橫向行走模塊；水泵、清洗刷、壓力風(fēng)扇的啟動(dòng)模塊；橫向行走同步模塊；總停模塊；轉(zhuǎn)角90度模塊；自動(dòng)檢測(cè)控制模塊。4.2.3各功能模塊的詳細(xì)動(dòng)作伺服懸吊系統(tǒng)部分：橫向行走：當(dāng)p0.0口清零時(shí)，p1.0口置1，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0001H。當(dāng)p0.1口清零時(shí)，p1.1口置1，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0002H。當(dāng)p0.2口清零時(shí)，同時(shí)對(duì)p1.0,p1.1清零，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0004H。水泵，清洗刷，壓力風(fēng)扇部分：當(dāng)p0.3口清零時(shí)，p1.2口置1，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0008H。橫向行走同步部分：當(dāng)p0.7，p2.0口清零時(shí)，進(jìn)行判斷，然后調(diào)整延時(shí)參數(shù)。轉(zhuǎn)角90度部分：當(dāng)p0.5，p0.6口清零時(shí)，對(duì)清洗機(jī)主機(jī)分別發(fā)送通信信號(hào)0020H，0040H?？偼２糠郑寒?dāng)p0.4口清零時(shí)，對(duì)p1口清零，然后p1.3口置1，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0010H。卷?yè)P(yáng)機(jī)行走部分：當(dāng)p2.1口清零時(shí)，p1.4口置1p1.5口清零，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0200H。當(dāng)p2.2口清零時(shí)，p1.5口置1p1.4口清零，同時(shí)向清洗機(jī)主機(jī)部分發(fā)送通信信號(hào)0800H。自動(dòng)檢測(cè)控制部分：當(dāng)p2.4口清零時(shí)，同時(shí)對(duì)p1.4口,p1.5口清零，p1.0口置1，p1.1口清零，然后延時(shí)，然后對(duì)p1.0口,p1.1口清零，然后p1.3口置1。當(dāng)p2.5口清零時(shí)，對(duì)p1口清零，然后p1.3口置1，然后p1.5口置1。當(dāng)p2.6口清零時(shí)，同時(shí)對(duì)p1.0口,p1.1口清零p1.3清零，然后p1.4口置1p1.5口清零p1.3口清零，然后延時(shí)，然后p1.3口,p1.4口,p1.5口清零，然后p1.2口置1，然后p1.0口置1。當(dāng)p2.7口清零時(shí)，同時(shí)對(duì)p1.0口,p1.1口清零p1.3口清零，然后p1.4口置1p1.口5清零p1.3口清零，然后延時(shí)，然后p1.3口,p1.4口,p1.5口清零，然后p1.2口置1，然后p1.1口置1。清洗機(jī)主機(jī)部分：橫向行走：當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0001H時(shí)，p1.0口置1，p1.1口清零，，延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零。當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0002H時(shí)，p1.0口置1，p1.1口置1，延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零。當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0004H時(shí)，p1.1口清零，p1.0口清零，延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零。自動(dòng)檢測(cè)控制部分：當(dāng)p0.0口清零時(shí)，先延時(shí)一段時(shí)間，等待伺服懸吊系統(tǒng)動(dòng)作；然后p1.4置1，p1.1口置1，p1.0口清零；延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零。當(dāng)p0.1口清零時(shí)，對(duì)p1口清零。當(dāng)p0.2口清零時(shí)，p1.2口輸出波形，p1.3清零；然后延時(shí)一段時(shí)間等待伺服懸吊系統(tǒng)動(dòng)作；然后p1.2口輸出波形，p1.3置1；然后p1.4置1；然后p1.0口置1，p1.1口清零，p1.5口置1，延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零。當(dāng)p0.3口清零時(shí)，p1.2口輸出波形，p1.3清零；然后延時(shí)一段時(shí)間等待伺服懸吊系統(tǒng)動(dòng)作；然后p1.2口輸出波形，p1.3置1；然后p1.4置1；然后p1.1口清零，p1.0口清零，p1.6口置1，延時(shí)后，p1.0口清零，p1.1口清零，p1.6口置1。轉(zhuǎn)角90度部分：當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0020H時(shí)，p1.2輸出波形，p1.3清零，然后檢測(cè)p0.4口，如果是1，就結(jié)束程序，跳轉(zhuǎn)回到主程序，否則，繼續(xù)p1.2輸出波形，p1.3清零.當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0040H時(shí)，p1.2輸出波形，p1.3置1，然后檢測(cè)p0.4口，如果是1，就結(jié)束程序，跳轉(zhuǎn)回到主程序，否則，繼續(xù)p1.2輸出波形，p1.3置1。清洗刷，壓力風(fēng)扇部分：當(dāng)清洗機(jī)主機(jī)收到外部信號(hào)0008H時(shí)，p1.4置1。所有的控制動(dòng)作敘述完畢。4.3控制系統(tǒng)軟件程序的實(shí)現(xiàn)4.3.1伺服懸吊系統(tǒng)部分ORG000HLJMPMAINMAIN:MOVP1,#00H;P1口清零CLRP3.7SETBP3.7；復(fù)位MOVTMOD,#20H;T1為定時(shí)狀態(tài)，工作方式2MOVTH1,#0F3HMOVTL1,#0F3H；設(shè)為1200位/秒的定時(shí)器初值SETBTR1；開(kāi)T1定時(shí)MOVSCON,#50H;a-b為通信初始化MOVPCON,#80H；使SMOD=1.計(jì)算串行方式時(shí)波特率加倍MOVR0,#05HMOVR3,#05HMOVR4,#05H;延時(shí)常數(shù)的設(shè)置，其值根據(jù)具體情況而定4.3.2清洗機(jī)主機(jī)部分COUAEQU35HCOUBEQU34HCOUCEQU33HCOUDEQU32HCOUE EQU 31HCOUNTEQU30HORG0000HSJMPMAIN；跳到MAINORG0023HLJMPJSHOU；跳到JSHOUORG0030HMAIN:CLRP3.7SETBP3.7；復(fù)位MOVTMOD,#20H；T1為定時(shí)狀態(tài)MOVTH1,#0F3HMOVTL1,#0F3H；1200位/秒的定時(shí)初值SETBTR1；開(kāi)T1定時(shí)MOVSCON,#50H；串行方式0，工作方式1MOVPCON,#80H；使SMOD=1.計(jì)算串行方式時(shí)波特率加倍MOVSP,#70HCLRP3.7SETBP3.7CLRP3.6CLRTI；定時(shí)器清零MOVR0,#05H；延時(shí)常數(shù)的設(shè)置MOVR3,#05HMOVR4,#05HMOVA,#00HMOVP2,A；P2口清零MOVP1,A；P1口清零MOVCOUA,A；COUA清零MOVCOUC,A；COUC清零MOVCOUD,A；COUD清零5硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)5.1軟件對(duì)硬件的要求5.1.1橫向行走電機(jī)要求：開(kāi)關(guān)要按下后，立刻自動(dòng)跳起。5.1.2水泵，風(fēng)扇，清洗刷要求：開(kāi)關(guān)要按下后，立刻自動(dòng)跳起，在清洗機(jī)上由一個(gè)p1.4口控制同時(shí)控制風(fēng)扇，清洗刷的起停，由一個(gè)口實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)繼電器的同時(shí)控制。5.1.3總停要求：開(kāi)關(guān)要按下后，立刻自動(dòng)跳起。5.1.4轉(zhuǎn)90度角正反轉(zhuǎn)要求：開(kāi)關(guān)要按下后，立刻自動(dòng)跳起，清洗機(jī)部分的輸入口p0.4,p0.5為內(nèi)部自動(dòng)檢測(cè)，并在外部安裝行程開(kāi)關(guān)。5.1.5橫向正反同步要求：伺服懸吊系統(tǒng)部分的輸入p0.7,p2.0為超聲波傳感器的輸入。5.1.6卷?yè)P(yáng)機(jī)要求：伺服懸吊系統(tǒng)卷?yè)P(yáng)機(jī)為直流電機(jī)，要輸出脈沖，開(kāi)關(guān)按下后要保持。5.1.7自動(dòng)檢測(cè)探頭要求：探頭分別接在伺服懸吊系統(tǒng)和清洗機(jī)的4個(gè)輸入口上。5.1.8清洗機(jī)橫向行走自動(dòng)保持要求：對(duì)清洗機(jī)部分的p0.6,p0.7在接到通信0001H,0002H后，要用繼電器對(duì)它們保持1，接到0004H后，要使繼電器停止動(dòng)作。5.2控制系統(tǒng)硬件的組成以及清洗機(jī)的性能特點(diǎn)整個(gè)單片機(jī)的控制系統(tǒng)是由8751、收發(fā)緩沖器、光耦隔離器、通信芯片MAX485等其他電子元件組成。接口部分由各種驅(qū)動(dòng)板和各種型號(hào)的繼電器組成。清洗機(jī)的性能特點(diǎn)它是一種能自動(dòng)清洗高層建筑物外墻墻面的自動(dòng)化機(jī)器，分伺服懸吊系統(tǒng)和清洗機(jī)主機(jī)兩部分組成。清洗機(jī)主機(jī)：內(nèi)部裝有電機(jī)并通過(guò)傳動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)清掃刷轉(zhuǎn)動(dòng)，在電機(jī)清掃刷之間有水箱，在水箱上開(kāi)有進(jìn)水口、淋水口和噴水口，在水箱旁邊有兩個(gè)葉片泵，可以勻速噴水和清洗液。背面裝有一普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，以產(chǎn)生風(fēng)壓使更好清洗墻面。橫向行走部分由可以隨時(shí)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)為了使車(chē)輪實(shí)現(xiàn)縱向和橫向行走，有另一臺(tái)帶行程開(kāi)關(guān)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)使其改變車(chē)輪方向。再上下左右各有一探頭隨時(shí)檢測(cè)它的位置。伺服懸吊系統(tǒng)：它由卷?yè)P(yáng)機(jī)直流電機(jī)和電磁剎車(chē)裝置，橫向行走普通電機(jī)，水泵電機(jī)，同步檢測(cè)紅外線傳感器，命令輸入按扭等組成。5.3控制部分工作原理以8751為基礎(chǔ)，擴(kuò)展MAX485通信芯片，看門(mén)狗電路，脈沖速度檢測(cè)電路，收發(fā)緩沖器，按鍵中斷輸入，光耦隔離，12V電源輸出，各種產(chǎn)生脈沖信號(hào)的探頭。原理框圖如圖5.1：圖5.1控制部分工作原理圖伺服懸吊系統(tǒng)：八個(gè)輸出端子，十六個(gè)輸入端子清洗主機(jī)：十六個(gè)輸出端子，八個(gè)輸入端子5.4驅(qū)動(dòng)部分工作原理以卷?yè)P(yáng)機(jī)直流電機(jī)，橫向行走、泵、風(fēng)扇、刷子交流電機(jī)，清洗機(jī)橫向行走、轉(zhuǎn)90度步進(jìn)電機(jī)為被控對(duì)象，各種繼電器及驅(qū)動(dòng)電源組成。原理框圖如圖5.2：圖5.2驅(qū)動(dòng)部分工作原理圖5.5電機(jī)型號(hào)及參數(shù)的選擇及驅(qū)動(dòng)器件卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)：由于需要無(wú)級(jí)調(diào)速，所以選直流電機(jī)參數(shù)如下：型號(hào)：112/2-12.2千瓦440伏額定轉(zhuǎn)速：965轉(zhuǎn)/分最高轉(zhuǎn)速：2000轉(zhuǎn)/分飛輪力矩：0.72牛*平方米質(zhì)量：78千克考慮到脈寬調(diào)速，采用單片機(jī)輸出不同寬度的脈沖經(jīng)過(guò)脈沖放大板驅(qū)動(dòng)大功率晶閘管控制電機(jī)的電壓實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。伺服懸吊系統(tǒng)橫向行走電機(jī)：不需要調(diào)速，所以用普通電機(jī)加適當(dāng)?shù)臏p速器即可，所選電機(jī)參數(shù)如下：型號(hào)：YEJ801-20.75KW380AC額定轉(zhuǎn)速：2825轉(zhuǎn)/分額定電流：1.9A功率因數(shù)：0.84效率：75%用繼電器控制而且有正反轉(zhuǎn)要求。水泵電機(jī)：一般普通三相電機(jī)，所選電機(jī)參數(shù)如下：型號(hào)：Y2-802-60.55KW380AC額定轉(zhuǎn)速：900轉(zhuǎn)/分額定電流：1.8A功率因數(shù)：0.72效率：65%用繼電器控制且無(wú)正反轉(zhuǎn)要求。清洗機(jī)主機(jī)電機(jī)；橫向行走電機(jī)：考慮到橫向同步，且體積盡可能小，所以采用步進(jìn)電機(jī)即可，參數(shù)如下：型號(hào)：90BF00360VDC相數(shù)：3步距角：1.5/3額定電流：5A運(yùn)行頻率；8000HZ考慮到單片機(jī)要進(jìn)行其它方面的控制，不能對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行脈沖分配，所以用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)90度電機(jī)：考慮到需要扭距大，且體積盡可能小，所以采用步進(jìn)電機(jī)即可，參數(shù)如下：型號(hào)：95BC340A60VDC相數(shù)：3步距角：1.5/3額定電流：6A運(yùn)行頻率；8000HZ考慮到單片機(jī)要進(jìn)行其它方面的控制，步進(jìn)電機(jī)不僅一臺(tái)，不能對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行脈沖分配，所以用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。風(fēng)扇電機(jī)：一般普通三相電機(jī)，參數(shù)如下；型號(hào)：Y2-132S1-25.5KW380AC額定轉(zhuǎn)速：3000轉(zhuǎn)/分額定電流：11A功率因數(shù)：0.88效率：86%用繼電器控制而且無(wú)正反轉(zhuǎn)要求，要求星-角雙速跳線控制。刷子電機(jī)；一般普通三相電機(jī)，參數(shù)如下；型號(hào)：Y2-802-60.55KW380AC額定轉(zhuǎn)速：900轉(zhuǎn)/分額定電流：1.8A功率因數(shù)：0.72效率：65%用繼電器