机械手实验报告

信息系统工程硬件基础综合实验报告

机械手群控系统设计

2010年8月1日

第一章 信息系统工程硬件基础综合实验的目的意义 ................................. 3 1.1 实验目的..................................................................................................... 3 1.2 课程在教学计划中的地位和作用............................................................ 3 第二章 机械手群控系统软硬件设计任务 ..................................................... 4 2.1 设计内容及要求........................................................................................ 4 2.2 课程设计的要求........................................................................................ 4 第三章 总体设计方案 ..................................................................................... 5 3.1 设计思想..................................................................................................... 5

3.1.1 机械手群控系统设计的需求分析.................................................... 5 3.1.2 实验设备............................................................................................ 6 3.1.3 方案设计............................................................................................ 6 3.2 总体设计..................................................................................................... 7

3.2.1 总体硬件结构设计.......................................................................... 7 3.2.2 总体软件流程设计.......................................................................... 7 第四章 硬件设计 ............................................................................................. 9 4.1 硬件设计概要............................................................................................. 9 4.3 硬件电路设计系统原理图及其说明...................................................... 12 第五章 软件设计 ........................................................................................... 13 5.1 流程图及其说明...................................................................................... 13 5.2 软件系统的使用说明.............................................................................. 18 第六章 系统调试与使用 ............................................................................... 21 6.1 系统调试................................................................................................... 21 6.2 使用说明................................................................................................... 22 第七章 综合实验讨论 ................................................................................... 23 参考文献（补充） ........................................................................................... 23 附录 ................................................................................................................... 24

第一章 信息系统工程硬件基础综合实验的目的意义

1.1 实验目的

实验教学时课堂教学的补充、延伸和深化，是课程教学的重要组成部分。实验教学的总目的是，通过与课堂教学的密切配合，巩固和扩充课堂讲授的理论知识，加深对课堂教学内容的理解；训练科学实验的基本技能和工程实践的基本方法，养成严谨的科学态度和工作作风，培养应用所学理论知识独立分析、解决实际问题的能力和实际动手能力。

1.2 课程在教学计划中的地位和作用

《微机应用系统设计与综合实验》课程是自动化专业本科生必修的一门技术基础课程。通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。为了使我们微机应用课程设计目标更明确，要求更具体，学生收获更大，我们特编写课程设计任务书，学生可根据本人的爱好任选其中一个课题，要求独立完成课题，写出课程设计说明书，设计出电路原理图，说明工作原理，画出电路板图,编写程序及程序流程图。希望同学认真阅读本任务书，认真查阅资料与上机调试，圆满完成课程设计。

通过课程设计进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。同学们要着重学会面对一个实际问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的一切问题，最终到达胜利的彼岸。

第二章 机械手群控系统软硬件设计任务

2.1 设计内容及要求

在工业控制系统中，利用一台计算机对多台机械设备进行控制的应用越来越广泛，本实验旨在通过机械手群控系统的设计，使学生能够：

1. 了解微机在群控系统中的应用。 2. 熟悉计算机分时操作的原理和方法。 3. 掌握机械手群控系统的设计方法和一般结构。

2.2 课程设计的要求

设计一个由微机控制两台机械手完成指定操作序列的控制系统，要求被控制的机械手的动作顺序按照事先设定的操作顺序进行。具体要求如下：

1. 对两台机械手进行群控操作，使它们能够完成：平伸、平缩、上升、下降、左旋、右旋、握紧和松开等8种基本操作。

2. 两台机械手的基本操作顺序可以不同，可有由用户自行设定。 3. 在实验中，可以用继电器和LED显示灯来模拟机械手的各个基本操作的状态；而用钮子开关来模拟机械手的各个动作是否完成的状态信号。

第三章 总体设计方案

3.1 设计思想

利用一台微机同时控制几台甚至几十台机械设备工作的系统被称为“微机群控”系统，实际上该群控系统是利用微机时分操作的原理来实现的。也就是说，微机将一直处于一种繁忙的中断方式之中，在微机对每一次中断响应的过程中，微机将控制完成某一台设备的一个动作。因此，实现微机群控的基本条件是所有被控设备的工作均为单一动作的组合，并且每一个单一动作都能够由开关量来控制。机械手的操作过程就恰好可以满足这一条件。

实验要求用C程序进行编写，进一步锻炼同学们用C语言设计微机实验的能力，因此，应该在进行需求分析的基础上，先进行总体功能设计和设计方案设计，主要对各个功能模块接口和功能进行分析和设计，这样程序的可阅读性和可调试就比较好，易于程序功能扩展和调试。

设计中，将功能写成过程函数的形式，便于调用和调试；对于各个端口的使用，通过符号进行定义，这样程序的通用性和移植性也比较好。

3.1.1 机械手群控系统设计的需求分析

结合本实验的基本要求，考虑到实验平台的限制，通过分析和设计，本实验要实现如下功能:

1) 两台机械手的基本操作顺序可以不同，可有由用户自行设定。 2) 在实验中，可以用继电器和LED显示灯来模拟机械手的各个基本操作的状态；而用钮子开关来模拟机械手的各个动作是否完成的状态信号。 3) 对两台机械手进行群控操作，使它们能够完成：平伸、平缩、上升、下降、左旋、右旋、握紧和松开等8种基本操作。

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