2023年甘肃省职业院校技能大赛（中职组）单片机控制装置安装与调试项目D 任务书

-9-一、工作任务及要求请在4小时（240分钟）内，使用亚龙YL-236型单片机应用实训考核装置制作完成机械手GUI系统，具体要求如下：1．请仔细阅读并理解机械手GUI系统的控制要求和有关说明，根据理解，选择所需要的控制模块和元器件。2．在赛场提供的图纸上，根据控制要求正确画出机械手GUI系统的模块接线图，并在标题栏的“设计”栏填写你的竞赛工位号。3．根据画出的模块接线图，正确连接机械手GUI系统的电路。4．请编写机械手GUI系统的单片机控制程序，存放在“D”盘中以场次、工位号命名的文件夹内，如第二场01工位号，可以按照所示这种格式命名，D:\2-01。5．请调试编写的程序，检测和调整有关元器件设置，完成机械手GUI系统的整体调试，使该机械手GUI系统能实现规定的控制要求，并将相关程序“烧入”单片机中。

二、机械手模块描述及有关说明图2-1YL-G001装置结构示意图接料斗图2-1所示是YL-G001装置结构示意图，主要包含机架、搬运机构及接供料机构。接料斗其中：1．机架主要功能是支撑起整个系统。2．搬运机构主要功能是在系统程序控制下通过相关元器件有效配合完成手爪对物料的抓取、搬运及放料等动作。3．接供料机构主要功能是使物料能顺利导落，并能感测有无物料。4．搬运机构主要由行程开关，滚珠丝杆，气动手爪，光纤传感器，导气缸，直流电动机，继电器，单线圈电磁阀，双线圈电磁阀构成。5．行程开关共有五个，从左到右分别为：左限位行程开关、三工位限位开关、二工位限位开关、一工位限位开关、右限位行程开关。左、右限位行程开关用来限制手爪的行程范围，一、二、三工位限位开关用来定位手爪位置，一、二工位限位开关分别与供料斗下方的两个物料检测光电传感器在垂直方向上对应，三工位限位开关与接料斗右端在垂直方向上对应，根据控制要求，这些行程开关位置可能需要调整。6．滚珠丝杆在直流电机的带动下带动手爪的水平运动。7．双线圈电磁阀控制气动手爪夹紧与放松。8．光纤传感器感测手爪上是否有物体。9．单线圈电磁阀控制手爪的上升与下降。10．直流电机正反转、电磁阀的导通与断开由五个继电器来控制。该装置由X轴和Y轴以及两个取料口一个放料口组成，其中X轴是由一台直流24V减速电机、丝杆以及5个行程开关（最两边的是越程保护，中间三个分别作为3个工位限位开关并引出到接线端子）组成；Y轴则由电磁换向阀来驱动气缸来实现Y轴的上下动作，并且气缸上都有上下到位的磁性传感器（传感器引出到接线端子），气缸上装有一只Y型气缸来驱动手爪来实现物料的抓取和放开并且手爪上面装有一个磁性开关来判断手爪是否夹紧，手爪上还装有一个光纤传感器（灵敏度可通过光纤放大器来调节）用来判断手爪上是否有物料；两个取料口下方各配一只光电传感器（均可通过传感器自身的旋钮来调节灵敏度），用来判断工位上是否有物料；另外该装置需要提供气压来驱动气缸。该装置一共有9个传感器信号，5个电磁阀驱动信号，均为24V电平，所以在使用时单片机要采集该装置的传感器信号就需要用“MCU10传感器配接模块”将24V电平转换成5V电平，5个电磁阀则由“MCU05继电器模块”来中继，用5V电平来驱动继电器来实现电磁阀的驱动；具体的接法请看接线图。该装置的1号端子和2号端子是供电端子，需接入直流24V电源，请注意红色端子为正极，黑色端子为负极，请勿接反！3号端子为空；4号至12号端子为9个传感器信号端子，13至17号端子为5个电磁阀驱动端子。三、机械手GUI系统相关说明（一）组成与功能描述图形用户界面（GraphicalUserInterface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。图形用户界面是一种人与计算机通信的界面显示格式，允许用户使用键盘等输入设备操纵屏幕上的图标或菜单选项，以选择命令、调用文件、启动程序或执行其它一些日常任务。机械手GUI系统的结构如图3-1所示，由开关、键盘、串口、液晶、机械手等部分组成。图3-1系统整体框架（二）组成模块及相关说明1、开关当钮子开关SA1打到“1”时，系统通过按键进行操作；当钮子开关SA1打到“0”时，系统通过串口输入的值进行相应的操作。2、键盘键盘用来控制系统功能，布局如图3-2所示。图3-2按键功能3、串口单片机的串口操作，利用电脑的串口通信助手来实现，单片机和电脑通过串口交互控制。4、机械手机械手就是YL-G001型智能物料搬运装置，示意图如图3-3所示。图3-3机械手系统示意图5、显示系统显示系统由液晶显示器，用显示模块中的128×64液晶屏作为该系统的液晶显示器，用于显示系统的输出信息。显示器要求显示机械手的动作和状态，如图3-4所示为部分显示内容。图3-4液晶上图案的含义

四、机械手GUI系统制作要求（一）根据要求，绘制出系统模块级电路图。（二）按照所绘制的系统电路，在YL-236设备上完成系统的电路正确连接。（三）系统初始化合上空气开关，打开电源开关后系统上电，进入系统初始化，初始化具体要求如下：1、系统初始化，128×64液晶显示器显示界面如图4-1所示。（注：本系统中液晶显示的所有文字、图案、符号的字体、大小、位置等均不作要求，显示正确内容即可。）图4-1初始化液晶显示界面2、机械手初始化操作：机械手复位至工位三正上方，手抓上升并处于张开状态。3、完成以上后，液晶按照下图4-2显示，等待指令输入。（注：图形和汉字显示的位置对不准也可以，显示出即可，比例和大小不做要求！）图4-2液晶显示的内容说明：图中，上面一排有三个“”表示三个工位的限位开关，当机械手运行到哪个限位，哪个限位的就变成黑色“”。下面一排最左边的大的框框表示的是球的回收仓，当机械手将球夹到回收仓，并松开手爪，球在回收仓显示，当再次夹球时，仓内球消失，系统继续。“○”表示白球，“●”表示彩球。（四）键盘操作当钮子开关打到“1”时，系统进入按键操作。1、当按下“开始”按键，系统开始运行，液晶上右屏最上面一行显示“系统运行”，如下图所示，工位一出现白球或者彩球（下图中以出现白球为例，彩球为黑色）。机械手移动至工位一，开始抓球，并判断球的颜色，同时12864按照下图所示显示。（本系统对于动画的连续显示不做要求，按照图像切换显示图片也可以）抓球完成后，按照对应颜色，白球或者彩球做计数，并按照下图所示显示。2、当按下“暂停”按键，系统暂停运行，液晶上右屏最上面一行显示“系统暂停”。在暂停状态下按下“开始”按键，系统继续运行。3、当按下“停止”按键，系统回到初始状态，液晶上右屏最上面一行显示“系统停止”。（五）串口操作1、当钮子开关打到“0”时，系统进入串口操作，按键失灵。2、串口输入“AA”时，系统复位，液晶右屏最上面一行显示“复位”，如下图所示；3、串口输入“BB”时，机械手右移，液晶右屏最上面一行显示“右移”，如下图所示（注：机械手在一工位时，BB指令无效）；4、串口输入“CC”时，机械手左移，液晶右屏最上面一行显示“左移”，如下图所示（注：机械手在三工位时，CC指令无效）；5、串口输入“DD”时，机械手下降，液晶右屏最上面一行显示“下降”，如下图所示；6、串口输入“EE”时，机械手上升，液晶右屏最上面一行显示“上升”，如下图所示；7、串口输入“FF”时，机械手手爪抓紧，液晶右屏最