2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（中職組）單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試項(xiàng)目D 任務(wù)書

-9-一、工作任務(wù)及要求請?jiān)?小時(shí)（240分鐘）內(nèi)，使用亞龍YL-236型單片機(jī)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核裝置制作完成機(jī)械手GUI系統(tǒng)，具體要求如下：1．請仔細(xì)閱讀并理解機(jī)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(jī)械手GUI系統(tǒng)的模塊接線圖，并在標(biāo)題欄的“設(shè)計(jì)”欄填寫你的競賽工位號(hào)。3．根據(jù)畫出的模塊接線圖，正確連接機(jī)械手GUI系統(tǒng)的電路。4．請編寫機(jī)械手GUI系統(tǒng)的單片機(jī)控制程序，存放在“D”盤中以場次、工位號(hào)命名的文件夾內(nèi)，如第二場01工位號(hào)，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(jī)械手GUI系統(tǒng)的整體調(diào)試，使該機(jī)械手GUI系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的控制要求，并將相關(guān)程序“燒入”單片機(jī)中。

二、機(jī)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(jī)架、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)及接供料機(jī)構(gòu)。接料斗其中：1．機(jī)架主要功能是支撐起整個(gè)系統(tǒng)。2．搬運(yùn)機(jī)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(yùn)及放料等動(dòng)作。3．接供料機(jī)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(yùn)機(jī)構(gòu)主要由行程開關(guān)，滾珠絲桿，氣動(dòng)手爪，光纖傳感器，導(dǎo)氣缸，直流電動(dòng)機(jī)，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(gè)，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(gè)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(jī)的帶動(dòng)下帶動(dòng)手爪的水平運(yùn)動(dòng)。7．雙線圈電磁閥控制氣動(dòng)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(jī)正反轉(zhuǎn)、電磁閥的導(dǎo)通與斷開由五個(gè)繼電器來控制。該裝置由X軸和Y軸以及兩個(gè)取料口一個(gè)放料口組成，其中X軸是由一臺(tái)直流24V減速電機(jī)、絲桿以及5個(gè)行程開關(guān)（最兩邊的是越程保護(hù)，中間三個(gè)分別作為3個(gè)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(dòng)氣缸來實(shí)現(xiàn)Y軸的上下動(dòng)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(dòng)手爪來實(shí)現(xiàn)物料的抓取和放開并且手爪上面裝有一個(gè)磁性開關(guān)來判斷手爪是否夾緊，手爪上還裝有一個(gè)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(gè)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(dòng)氣缸。該裝置一共有9個(gè)傳感器信號(hào)，5個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)，均為24V電平，所以在使用時(shí)單片機(jī)要采集該裝置的傳感器信號(hào)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(gè)電磁閥則由“MCU05繼電器模塊”來中繼，用5V電平來驅(qū)動(dòng)繼電器來實(shí)現(xiàn)電磁閥的驅(qū)動(dòng)；具體的接法請看接線圖。該裝置的1號(hào)端子和2號(hào)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(fù)極，請勿接反！3號(hào)端子為空；4號(hào)至12號(hào)端子為9個(gè)傳感器信號(hào)端子，13至17號(hào)端子為5個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)端子。三、機(jī)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(jì)算機(jī)操作用戶界面。圖形用戶界面是一種人與計(jì)算機(jī)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(biāo)或菜單選項(xiàng)，以選擇命令、調(diào)用文件、啟動(dòng)程序或執(zhí)行其它一些日常任務(wù)。機(jī)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(jī)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(dāng)鈕子開關(guān)SA1打到“1”時(shí)，系統(tǒng)通過按鍵進(jìn)行操作；當(dāng)鈕子開關(guān)SA1打到“0”時(shí)，系統(tǒng)通過串口輸入的值進(jìn)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(jī)的串口操作，利用電腦的串口通信助手來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)和電腦通過串口交互控制。4、機(jī)械手機(jī)械手就是YL-G001型智能物料搬運(yùn)裝置，示意圖如圖3-3所示。圖3-3機(jī)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(jī)械手的動(dòng)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(jī)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(jí)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(jìn)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(hào)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(jī)械手初始化操作：機(jī)械手復(fù)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(zhǔn)也可以，顯示出即可，比例和大小不做要求！）圖4-2液晶顯示的內(nèi)容說明：圖中，上面一排有三個(gè)“”表示三個(gè)工位的限位開關(guān)，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到哪個(gè)限位，哪個(gè)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(dāng)機(jī)械手將球夾到回收倉，并松開手爪，球在回收倉顯示，當(dāng)再次夾球時(shí)，倉內(nèi)球消失，系統(tǒng)繼續(xù)?！啊稹北硎景浊颍啊瘛北硎静是?。（四）鍵盤操作當(dāng)鈕子開關(guān)打到“1”時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入按鍵操作。1、當(dāng)按下“開始”按鍵，系統(tǒng)開始運(yùn)行，液晶上右屏最上面一行顯示“系統(tǒng)運(yùn)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?yàn)槔?，彩球?yàn)楹谏?。機(jī)械手移動(dòng)至工位一，開始抓球，并判斷球的顏色，同時(shí)12864按照下圖所示顯示。（本系統(tǒng)對于動(dòng)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(jì)數(shù)，并按照下圖所示顯示。2、當(dāng)按下“暫?！卑存I，系統(tǒng)暫停運(yùn)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(yùn)行。3、當(dāng)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(dāng)鈕子開關(guān)打到“0”時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入串口操作，按鍵失靈。2、串口輸入“AA”時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位，液晶右屏最上面一行顯示“復(fù)位”，如下圖所示；3、串口輸入“BB”時(shí)，機(jī)械手右移，液晶右屏最上面一行顯示“右移”，如下圖所示（注：機(jī)械手在一工位時(shí)，BB指令無效）；4、串口輸入“CC”時(shí)，機(jī)械手左移，液晶右屏最上面一行顯示“左移”，如下圖所示（注：機(jī)械手在三工位時(shí)，CC指令無效）；5、串口輸入“DD”時(shí)，機(jī)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(shí)，機(jī)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(shí)，機(jī)械手手爪抓緊，液晶右屏最