2017年贵州省单片机控制装置安装与调试任务书.pdf

2017 年贵州省职业院校技能大赛 中职组单片机控制装置安装中职组单片机控制装置安装 与调试赛项与调试赛项 工工 作作 任任 务务 书书 贵州省中职组单片机控制装置安装与调试赛项专家组 贵州贵州贵安新区贵安新区 2017 3 1 一、工作任务要求 请你在四个小时内，使用 YL-236 型单片机应用实训考核装置制作完成瓶装水灌装模拟控制系 统，具体工作任务和要求如下： 1 根据瓶装水灌装模拟控制系统的相关说明和工作要求， 正确选用需要的工作模块和元器件， 系统策划工作过程，完成与制作过程相关的工作分析与记录。 2根据工作任务及其要求，合理确定各模块的摆放位置，按照相关工艺规范连接硬件电路。 3根据工作任务及其要求，编写瓶装水灌装模拟控制系统的控制程序并存放在“E”盘以工位 号命名的文件夹内。 4 调试你编写的程序， 完成瓶装水灌装模拟控制系统的任务要求， 最后将编译通过的程序 “烧 入”单片机中。 二、瓶装水灌装模拟控制系统的相关说明 某品牌的瓶装矿泉水灌装设备可以实现自动检查空瓶、灌装水量、盖紧瓶盖并装箱，然后通过 机器手搬运到指定位置。该瓶装水灌装控制系统的完成一个工作过程流程图如图 1 所示。 图图 1 1 瓶装水灌装瓶装水灌装控制系统工作流程控制系统工作流程图图 是 完成一个工作过程 瓶盖盖好？ 一瓶水装箱 整箱装箱完毕 毕？ 整箱搬运 否 否 是 1 2 3 无 是 有 开始 空瓶检测？ 灌装水量 灌装完毕？ 盖瓶盖以及灌装设备回位 否 1 2 3 2 该瓶装水灌装控制系统由空瓶检测装置、灌装装置、封盖装置、搬运装置、控制部分、显示部 分等组成，各部分装置及功能介绍如下。 1. 空瓶检测装置 空瓶检测装置使用金属接近开关来模拟。在演示时，使用金属工具靠近金属接近开关 并撤离后，表示检测到有一个空瓶。当检测到有空瓶后，接下来进行到下一步灌装环节。 2. 灌装装置 灌装装置使用步进电机模块来模拟。当检测到空瓶后开始进行水量的灌装，步进电机 开始转动，每秒灌装的水量有高、中、低三档，可以通过控制中心进行设置，灌装的实时 水量通过步进电机模块上面的刻度标尺来指示，刻度标尺每 1 毫米用来表示 10 毫升水量 （例如，当指示指针指向刻度标尺 60 毫米处时，表示当前的水量为 600 毫升） 。 3. 封盖装置 封盖装置使用直流电机来模拟。当一瓶水灌装完成之后，直流电机正转两圈，表示瓶 盖盖好，接下来进行一下步操作。 4. 搬运装置 使用 YL-G001 智能物料搬运装置来模拟。 分别用来模拟一瓶水装箱和整箱搬运两部分， 用白球表示一瓶水，用黄球表示一箱水。 （1） 一瓶水装箱：当瓶盖盖紧之后，机械手自动在工位一和工位二寻找白球，并搬运到 工位三的位置放置。 （2） 整箱搬运： 当每箱水的数量达到指定瓶数之后， 机械手自动在工位一和工位二寻找 黄球，并搬运到工位三的位置放置。 图 2 机械手工位示意图 5. 显示部分 显示部分由液晶显示器、数码管显示器组成。 （1） 用显示模块中的 128X64 液晶屏作为控制系统的液晶显示器， 用来显示当前的系统参数。 注意：液晶显示屏显示的所有汉字以及中文标点符号格式为：宋体注意：液晶显示屏显示的所有汉字以及中文标点符号格式为：宋体 12、宽、宽 x 高高=16x16。 （2）用显示模块中的 8 位数码管其中的两位 DS1DS0 作为控制系统的数码管显示器，用于 工位二工位二 工位一工位一 支 架 机械手 工位三工位三 3 显示当前每箱水的瓶数。 6. 控制部分 使用指令模块来作为控制部分。 （1）. 使用独立按键“SB1”来模拟系统的“运行/暂停”键，按下一次表示系统运行，再 按一次表示系统暂停，可交替反复。 （2）. 使用矩阵键盘来作为系统参数设置按键，各键的定义如图 3 所示（其余未标注的按 键未使用） 。 图 3 矩阵键盘按键分布图 三、瓶装水灌装模拟控制系统的制作要求 （一一）系统初始化）系统初始化 系统上电后进入初始化，各部分进行初始状态自检，自检要求如下： 1数码管显示器 DS1DS0 显示的内容为“88” 。 2液晶显示器显示界面如图 4 所示。 图图 4 4 初始化液晶显示界面初始化液晶显示界面 3. 直流电机正转 1 周后停止。 3步进电机自动复位，使指针指示到刻度标尺 0 厘米处。 6机械手初始化操作：机械手自动复位至工位三正上方，手爪处于放松状态。 （二二）运行参数运行参数设置设置 系统初始化自检结束以后，液晶界面显示内容如图 5 所示，表示为当前系统默认设定的参数， 即“每瓶水量每瓶水量”表示系统给当前每个空瓶灌装的水量为 600 毫升； “灌装速度灌装速度”表示系统在给空瓶 系统初始化系统初始化 4 灌装水量时的水速为中速； “每箱瓶数每箱瓶数”表示系统给每箱水装箱的瓶数为 6 瓶。在图 5 界面下，长 按“”键 3 秒以上，则可进入到系统参数设置修改界面，如图 6 所示。通过“”、 “”键 选择设置项，被选中的设置项进行反白显示。通过“”、“”键对当前的选中项进行参数调整， 调整的按键与功能如下表 1 所示，当调整完毕后，按下“”键，返回界面图 5。 图图 5 5 初始化完成初始化完成显示显示界面界面 图图 6 6 系统系统设置设置显示显示界面界面 表 1 参数调整功能对照表 当前选中项当前选中项 按键按键 功能功能 备注备注 每瓶水量 每按一次，当前数值按“10”递减显示 数值的取值范围为 400-800 之间 每按一次，当前数值按“10”递增显示 灌装速度 按一次，灌装速度显示为“低” 按一次或多次，都显示为“低” 按一次，灌装速度显示为“高” 按一次或多次，都显示为“高” 每箱瓶数 每按一次，当前数值按“1”递减显示 数值的取值范围为 4-12 之间 每按一次，当前数值按“1”递增显示 （三三）工作过程及要求）工作过程及要求 在界面图 5 下，按下 “运行/暂停” 键，则系统开始工作， 这时数码显示管显示的数字为 “00” ， 表示当前装箱的瓶装水瓶数为 0，液晶显示界面保持显示不变。系统按以下步骤运行： 1. 空瓶检查：当接近开关有金属靠近时，表示检测到有空瓶进入指定位置，当靠近接近开 关的金属离开后，系统进入到第 2 步。 注：为避免出现误操作，系统在执行注：为避免出现误操作，系统在执行 24 步之间步之间时时，系统自动屏蔽接近开关。，系统自动屏蔽接近开关。 2. 灌装水量：在第 1 步完成后，步进电机开始从刻度 0 处开始向刻度数高的方向移动，每 秒移动的距离根据预先设定的“灌装速度”来执行，具体要求如表 2 所示。当灌装的水 量达到预先设定的每瓶水量之后，步进电机停止转动，进入下一步工作。 表 2 灌装速度对照表 灌装速度灌装速度 每秒步进电机每秒步进电机指示刻度标尺指示刻度标尺行进行进距离距离 低 0.5 厘米 中 1 厘米 高 2 厘米 每箱瓶数：每箱瓶数：6 6 每瓶水量：每瓶水量：600600 参数设置参数设置 灌装速度：中灌装速度：中 每箱瓶数：每箱瓶数：6 6 每瓶水量：每瓶水量：600600 参数设置参数设置 灌装速度：中灌装速度：中 5 3. 盖紧瓶盖：在第 2 步完成之后，直流电机正转 2 圈后停止，表示瓶盖已经盖紧；紧接着 步进电机自动复位到标尺刻度 0 处。然后系统进入下一步工作。 4. 瓶子装箱：在第 3 步完成之后，机械手自动在工位一与工位二上寻找白球，当检测到某 工位有白球时，机械手从该工位上抓取白球移动到工位三上放置。放置白球之后，数码 管显示的数字进行加“1”显示。 当数码管显示的数字不等于预先设定的“每箱瓶数”时，则重复执行步骤当数码管显示的数字不等于预先设定的“每箱瓶数”时，则重复执行步骤 14。 5. 整箱搬运：当数码管显示的数字等于预先设定的“每箱瓶数”时，表示当前已经装箱完 成一件水，这时机械手自动在工位一与工位二上寻找黄球，当检测到有黄球时，机械手 从该工位上抓取黄球移动到工位三上放置。放置黄球之后，机械手复位到工位二处，数 码管显示的数字复位为“00” 。此后系统可以循环工作，重复执行步骤 15。 （四四）系统系统暂停与运行暂停与运行 在系统运行过程中，若按一次“运行/暂停”键，则系统暂停，所有机械动作立即停止，液晶 显示屏与数码管正常显示。若再次按下“运行/暂停”键，系统继续执行暂停前的工作任务。 （五五）重新设置系统）重新设置系统运行运行参数参数 系统正在运行过程中， 若需要对系统当前设置的参数进行重新设置， 则可以先按 “运行/暂停” 键，使当前系统处于暂停状态，这时再长按“”键 3 秒以上，则可以重新进行系统参数的调整， 调整过程与第（二）大步调整过程相一致。 6 附录一：附录一： 调调 试试 记记 录录 工位号 1 YL-G001 智能物料搬运装置使用的电源为 24V 直流电压，经万用表测量机械臂未到 工位二位置时，5 号接线端子的输出电压为 V，机械臂到工位二位置时， 5 号接线端子的输出电压为 0V，而主机模块正常工作所接电源电压为 5V，因此主 机模块与YL-G001 智能物料搬运装置进行连接是需要用到 （填 写某一个模块）进行电平之间的转换。 2 为能够正常识别球的两种颜色，需要对光纤传感器和光电传感器进行微调，请写出 为正确区分白球和黄球时调整机械手的过程。 答： 3 灌装速度有“低、中、高”三挡之分，分别对应为每秒行进的距离是“0.5 厘米、1 厘米、2 厘米” 。而步进电机每秒行进的距离的调整可以通过两种方式实现：一是通 过调整步进电机的细分数（即步距角） ，二是通过改变送入步进电机的步进脉冲信 号 CP 的快慢来实现。请调整步进电机的控制器，使其步距角为 0.05625、相电流 为 0.5A，并保持不变。则调整灌装速度的方式只有改变送入的步进脉冲信号 CP 的 快慢来实现，请在表 3 中填写出相应的数据。 表 3 灌装速度与脉冲个数、脉冲周期关系表 灌装速度灌装速度 每秒移动的距离每秒移动的距离 每移动每移动 1 毫米需要的毫米需要的 脉冲个数（单位：个）脉冲个数（单位：个） 每个脉冲最大允许的每个脉冲最大允许的 周期数（单位：微秒）周期数（单位：微秒） 低 0.5 厘米 中 1 厘米 高 2 厘米 4根据任务书的要求，正确选用相关的模块，画出模块接线图根据任务书的要求，正确选用相关的模块，画出模块