1、 摘要機械手技術涉與到電子、機械學、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。隨著工業自動化發展的需要，機械手在工業應用中越來越重要。文章主要敘述了機械手的設計過程 ，文章中介紹了機械手的設計理論與方法。 本設計以AT89C51 單片機為核心，采用LMD18200 電機控制芯片達到控制直流電機的啟停、速度和方向，完成了篩選機械手基本要求和發揮部分的要求。在篩選機械手設計中，采用了PWM 技術對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精確調速的目的。 關鍵詞：篩選機械手，AT89C51 單片機，LMD18200 電機控制芯片，PWM技術，電機控制。AbstractThe

2、manipulator technology involves to the electron, mechanics, the automatic control technology,the sensor technology and the computer technology and so on scientific field, is an interdisciplinarycomprehensive technology. Along with the industrial automation need to develop, the manipulator isgetting

3、more and more important in the industrial application. The article mainly narratedmanipulator's design process, in the article introduced manipulator's design theory and the method.This design take at89C51 monolithic integrated circuit as a core, uses the LMD18200 motorcontrol chip to achiev

4、e the control direct current machine to open stops, the speed and the direction,completed has screened the manipulator essential requirements and the display part request. Inscreens the manipulator to design, used the PWM technology to carry on the control to the electricalmachinery, through the com

5、putation achieved the precise velocity modulation to the dutyfactor thegoal. Key wordsScreening manipulator, AT89C51 monolithic integrated circuit, LMD18200 ,motor control chip, PWM technology, motor control.22 / 25 目錄第一章 緒論11.1機械手的概述11.2機械手的基本結構21. 3機械手的類型3第二章 機械手總體方案的設計42. 1設計要求42. 2基本設計思路5第三章 硬件結

6、構設計63. 1機械手尺寸的確定63. 2傳動部分設計6第4章 軟件電路部分設計94.1 單片機的選擇94.2 驅動芯片的選擇114.3 傳感器的確定134.4 接口電路144.5 電路圖繪制164.6 程序流程框圖18參考文獻20 第一章 緒論1.1機械手的概述1.機械手的簡介 機械手是模仿著人手的部分動作，按照給定程序、軌跡和要求能實現自動抓取、搬運的自動機械裝置。在工業生產中應用的機械手叫做“工業機械手”。在實際生產中，應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動生產率，可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現安全生產。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環境下，它

7、代替人進行正常的工作，意義更為重大。隨著生產的發展，功能和性能的不斷改善和提高，在機械加工、沖壓、鍛、鑄、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以與輕工業、交通運輸業等領域得到了越來越廣泛的應用。國外對機器人與機械手所作的定義不盡一樣。國際標準化組織對機器人的定義:機器人是一種能自動定位、可控的可編程的多功能操作機。這類操作機具有幾個軸在可編程序操作下，能處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執行各種任務。美國國家標準(NBS)對機器人的定義:“一種可編程，并在自動化控制下執行某種特定操作和移動作業任務的機械裝置?！比毡竟I機器人協會對工業機器人的定義:“一種裝備有記憶裝置和最終執行裝置，能夠完成各種

8、移動來代替人類勞動的通用機器?！彼址譃橐韵聝煞N情況來定義:(1)工業機器人:“一種能執行與人的上肢類似動作的多功能機器?！?2)智能機器人:“一種具有感覺和識別能力，并能夠控制自身行為的機器?！?.結構框圖：機械手由執行機構、驅動傳動系統和控制系統這三部分組成，如下圖所示。1.2機械手的基本結構工作原理 機械手是一個水平、垂直運動的機械設備，用來將工件由左工作臺搬到右工作臺。有上升、下降運動，左移、右移運動和夾緊、放松動作和位置控制。簡易機械手在各類全自動和半自動生產線上應用得十分廣泛，主要用于零部件或成品在固定位置之間的移動，替代人工作業，實現生產自動化。本設計中的機械手采用上下升降加平面

9、轉動式結構，機械手的動作由氣動缸驅動，氣動缸由相應的電磁閥來控制，電磁閥由單片機控制驅動執行元件完成，能十分方便的嵌入到各類工業生產線中。圖2-1為機械手簡圖,其中SQ1-上限開關，SQ2-左限，SQ3-下限開關，SQ4-光電開關，SQ5-夾緊，SQ6-右限。圖2-1 機械手簡圖這個機械手具有二個直線運動和一個旋轉運動自由度用于將源工作臺上的物品搬到其左側或右側目的工作臺上。機械手的直線動作由氣缸驅動，氣缸由電磁閥控制，整個機械手在工作中能實現上升/下降、左傳/右轉、夾緊/放松功能，是目前較為簡單的、應用比較廣泛的一種機械手。其升降運動通過升降氣缸、垂直導柱、滑動導柱、垂直導軌與升降位置微動開

10、關相互配合完成，升降工作行程為0100mm、轉動是通過旋轉氣缸實現、轉動工作行程為090°；手爪是通過氣缸、彈簧的作用來夾持物品，夾持力是靠調節彈簧的預壓縮調整。 機械手的基本結構由感知部分、控制部分、主機部分和執行部分四個方面組成。采集感知信號與控制信號均由氣動缸驅動。主機部分采用了標準型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動機械手能拓展成系列化、標準化的產品。圖2-1中工件所處位置為原點位置，根據要求：機械手初始位置在原點位置，每次循環動作都從原點位置開始，完成上升、下降運動，左移、右移運動和夾緊、放松動作和位置控制，并能實現手動操作和自動操作方式。當機械手在原點位置下啟動按鈕，系統啟

11、動，左傳送帶運轉。當光電開關檢測到物品后，左傳送帶停止運行。根據分析可得出機械手的工作流程圖，如圖2-2所示。原位下降夾緊上升右移停止左移上升松開下降下限延時上限左限啟動右限機械手工作流程圖根據以上分析，機械構造方案基本固定。整個機械手一共用到三個氣缸，單片機需要控制每個氣缸的動作：橫梁長氣缸的外調，執行氣爪的夾持與放松、豎導桿氣缸的升降、各氣缸的定位控制和旋轉軸的定位控制，另外兩個是工件計數和故障報警。1.3機械手的類型機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據任務的需要編制程序，以完成各項規定工作。它的特點是除具備普通機械的物理

12、性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。它起源于原子、軍事工業，先是通過操作機來完成特定的作業，后來發展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球、火星等。第三類是專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用于解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動，除少數外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 第二章 機械手總體方案的設計2.1設計要求下圖為機械手動作示意圖，機械手將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B上，機械手按照下述動作順序周而復始的搬運貨物。（1） 機械手的初始狀態為：機械手放松、處于

13、左限位置（SQ2為左限位開關）、上限位置（SQ1為上限位開關）；（2） 傳送帶A和B分別由兩臺電動機控制，初始狀態為停止；（3） 按動啟動按鈕后，傳送帶A和B開始輸送物品，同時其他檢測、控制部分也開始或準備工作，此時：（a）光電開關SQ4檢測到傳送帶A輸送來的物品后，停止傳送帶A的運動；（b）機械手抓取傳送帶A上的物品。機械手由氣動閥控制，當氣動閥開關SQ5=1時，機械手夾緊；當SQ5=0時，機械手放松；（c）機械手往上移動，到達上限位置，上限位置由上限限位開關SQ1檢測。機械手上移和下移的動作由氣動閥控制，需要另外設置一個該氣動閥的開關，如SQ10，若SQ10=1，則上移；若SQ10=0，則

14、下移。（d）機械手向右旋轉，到達右限位置，右限位置由右限限位開關SQ6檢測；（e）機械手向下移動，到達下限位置，下限位置由下限位置開關SQ3檢測。機械手的左右移動由氣動閥控制，需要另外設置一個該氣動閥的開關，如SQ11，若SQ11=1，則左移；若SQ11=0，則右移。（f）機械手放松，將抓取的物品放在傳送帶B上；（g）機械手往上移動，到達上限位置，上限位置由上限限位開關檢測；（h）機械手向左旋轉，到達左限位置，左限位置由左限限位開關檢測；（i）啟動傳送帶A，進行下一個周期的動作；2.2 基本設計思路總體設計框圖如下： 圖2-1 總體設計框圖1.CPU 的選擇 由于單片機體積小，價格便宜且具有高

15、穩定性和很強的抗干擾能力，因此本設計中用單片機取代PLC 控制。2.機械手坐標形式的選擇 由于本設計中精度要求較高，首先排除了極坐標式和關節坐標式，而且它們還存在平衡問題，直角坐標式靈活性差，不利于提高工作效率。因此為了使其工作方式更加簡單直觀，機械手坐標類型選擇為圓柱坐標機械手。3.傳動機構的選擇 本設計要求傳動方式為電機的轉動帶動機械手臂的上下、左右移動，即圓周運動轉換為直線運動，首先排除了帶傳動。與此同時，由于設計精度要求較高，所以鏈條傳動也不作考慮。剩下絲桿傳動和齒輪傳動，從零件的加工方面考慮，最終確定了加工較為簡單的齒輪傳動。4.抓取機構的選擇 目前工業上較長采用的抓取機構為手爪。但

16、是本次設計要求的工件為直徑2cm厚1cm 的圓形鐵片，抓取精度要求高，操作難度較大?？紤]到材質，因此選擇了電磁閥作為抓取機構。通過電磁閥的通斷來控制工件的抓取和放下，操作方便。5.驅動方式的選擇 在選擇驅動方式階段，我首先考慮的是液壓、氣壓傳動，但方案存在一定缺陷。其中，液壓裝置體積太過龐大，需要專門配置一套液壓系統，且對密封性要求高，不宜在高溫、低溫下工作。而氣壓傳動由于空氣的可壓縮性導致工作速度、穩定性較差，且有一定噪音。電機選擇相對較為簡單，由于步進電機有步距角誤差，機械手在齒輪傳動和擺動時會進一步放大該誤差，因此選擇伺服電機驅動。第三章 硬件結構設計3.1 機械手尺寸的確定 由于本次設

17、計對工作場地要求并沒有明確的限制，因此機械手的尺寸也就沒有明確的規定，為了設計的方便，將機械手大臂有效距離長為280mm，小臂有效距離長為170mm3.2 傳動部分設計1. 機械手是有三臺伺服電機驅動 電機M1 控制大臂在Z 軸旋轉擺動，電機M2 控制小臂在Z 軸的旋轉擺動，電機C 控制末端執行器在Z 軸的上下移動。為了設計的方便，控制方式采用點位控制。通過分別控制三臺電機的正反轉來確定末端執行器在空間上的具體位置。由于三臺電機不是同時控制，因此不存在相互間的干擾，從而增強了整個系統的穩定性。2. 具體傳動環節 基座部分裝有服電機M1，通過齒輪傳動控制大臂旋轉，基座與大臂底座用軸承連接；大臂座

18、裝有伺服電機M2，通過齒輪、傳動控制小臂的旋轉擺動；末端執行器部分裝有伺服電機M3，同樣通過齒輪、絲桿傳動控制末端執行器的上下移動。3. 伺服電機 一個伺服電機部包括了一個小型直流馬達；一組變速齒輪組；一個反饋可調電位器；與一塊電子控制板。其中，高速轉動的直流馬達提供了原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，使之產生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉動的速度也愈低4.微行伺服馬達的工作原理 一個微型伺服馬達是一個典型閉環反饋系統，其原理可由下圖表示：伺服電機原理圖 減速齒輪組由馬達驅動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電

19、位器把轉角坐標轉換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產生糾正脈沖，并驅動馬達正向或反向地轉動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達到使伺服馬達精確定位的目的。5.伺服馬達的控制 標準的微型伺服馬達有三條控制線，分別為：電源、地與控制。電源線與地線用于提供部的直流馬達與控制線路所需的能源，電壓通常介于4V6V 之間，該電源應盡可能與處理系統的電源隔離（因為伺服馬達會產生噪音）。甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統的電源供應的比例必須合理。輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在1ms2ms

20、之間，而低電平時間應在5ms 到20ms 之間，并不很嚴格，下表表示出一個典型的20ms 周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達的輸出臂位置的關系：6.選用的伺服馬達 此處選用的伺服馬達為TowPro 的，型號為SG303。其主要技術參數如下：轉速：0.23 秒60 度。l 力矩：3.2kgcm。l 尺寸：40.4mm×19.8mm×36mm。l 重量：0.6kg。l12V 和24V 電源供電。 控制周期脈沖寬度為20ms。送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的控制效果?？刂普}沖寬度如下：7.增量式編碼器 編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，后

21、者稱碼尺按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“”還是“”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“”還是“”。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的部記憶來記

22、住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。 解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。增量式編碼器特點：增量式編碼器轉軸旋轉時，有相應的脈沖輸出，其計數起點任意設定，可實現多圈無限累加和

23、測量。編碼器軸轉一圈會出固定的脈沖，脈沖數由編碼器光柵的線數決定。需要提高分辨率時，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進行倍頻或更換高分辨率編碼器。8.絲桿與螺母副 主要確定絲桿的外徑d，與長度，選擇螺紋的類型，牙型角，計算出螺紋中徑d2，螺紋升角，定出螺距P，求出螺紋導程S。9.滾動軸承 滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制定有國家標準，在機械設計中只需根據工作條件選擇合適的軸承類型，尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結構設計。按滾動軸承承受載荷的作用方向，常用軸承可分為三類，即徑向接觸軸承、向心角接觸球軸承和軸向接觸軸承。 在機械手的設計中，通常使用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝

24、球軸承和推力球軸承的組合件。選擇軸承要根據它所支承的軸的粗度（一般軸徑的設計要先由計算的強度來確定基本尺寸，再根據GB/T2822-81 來選取標準尺寸，也可以根據標準件如軸承等決定）來決定的，選定軸承后，還要進行軸承的壽命計算。第四章 軟件電路部分設計4.1 單片機的選擇1. 單片機的概念 單片機是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機。通常在芯片含有CPU、ROM、RAM、并行I/O 口、串行口、定時/計數器、中斷控制系統、系統時鐘與系統總線等。2. 單片機特點1) 優異的性能價格比。2) 高、體積小、可靠性高。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，部采用總線結構，減少了各芯

25、片之間的連線，大大提高了計算機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環境下工作。3) 控制功能強。為了滿足工業控制的要求，一般單片機的指令系統種均有極豐富的轉移指令、I/O 口的邏輯操作與位處理功能，單片機的邏輯控制功能與運行速度均高于同一檔次的微機。4) 低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。5) 單片機的系統擴展和系統配置叫典型、規，容易構成各種規模的應用系統。3. 單片機硬件結構1) 89C52 系列單片機基本配置如下：a) 微處理器 該單片機中有一個8 位的微處理器，與通用的微處理器基本一樣，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的

26、處理功能，不僅可處理數據，還可以進行位變量的處理。b) 數據存儲器 片為128 個字節，片外最多可外擴至64k 字節，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結果、數據暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數據存儲器。c) 程序存儲器 由于受集成度限制，片只讀存儲器一般容量較小，如果片的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k 字節。d) 中斷系統 具有5 個中斷源，2 級中斷優先權。e) 定時器/計數器 片有2 個16 位的定時器/計數器， 具有四種工作方式。f) 串行口1 個全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕磉M行串行通訊，擴展并行I/O 口，甚至與多個單片

27、機相連構成多機系統，從而使單片機的功能更強且應用更廣。g) P1 口、P2 口、P3 口、P4 口 為4 個并行8 位I/O 口。h) 特殊功能寄存器 共有21 個，用于對片的個功能的部件進行管理、控制、監視。實際上是一些控制寄存器和狀態寄存器，是一個具有特殊功能的RAM 區。2) 引腳與其功能a) 電源與時鐘引腳VCC：接+5V 電源正端；VSS：接+5V 電源地端；X1：接外部晶體振蕩器的一端；X2：接外部晶體振蕩器的另一端。b) 控制引腳RESET：單片機上電復位端。ALE：當訪問外部存儲器時，ALE 一每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現在P0 口的低8 位地址。PSEN：為片外程序

28、存儲器讀選通信號輸出端。EA ：為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效。c) 輸入/輸出引腳P3 口的第二功能：P3.0：RXD，串行輸入通道；P3.1：TXD，串行輸出通道；P3.2：INT0，外部中斷0；P3.3：INT1，外部中斷1；P3.4：T0，計數器0 外部輸入；P3.5：T1，計數器1 外部輸入；P3.6：WR ，外部數據存儲器寫選通；P3.7： RD，外部數據存儲器讀選通。 圖4-1 89c51 引腳圖4.2驅動芯片的選擇 在微機控制系統中，還要處理另一類數字量，即開關信號、脈沖信號。它們是以二進制的邏輯“1”和“0”，即電平的高和低出現的。如開關觸電的閉合和斷開，指示燈的亮

29、和滅，繼電器和接觸器的吸合和釋放，馬達的啟動和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關閉等，我們稱為開關量。開關量所控制的執行器所要求的控制電壓一般都比較高，電流一般都較大，有的是直流驅動，有的是交流驅動，必須根據具體對象采用適當的接口。開關量的輸出接口實質上是利用計算機做“弱電”控制“強電”。它需要解決兩個重要問題：隔離和驅動。 用單片機控制各種各樣的高壓、大電流負載，如電動機、電磁鐵、繼電器、燈泡等時，不能用單片機的I/O 線來直接驅動。P0、P1、P2、P3 四個口都可以做輸出口，但其驅動能力不同。P0 口的驅動能力較大，當其輸出高電平時，可提供400 m A的電流；當其輸出低電平（0.45

30、V）時，則可提供3.2mA的灌電流，如低電平允許提高，灌電流會相應加大。P1、P2、P3 口的每一位只能驅動四個LSTTL，即可提供的電流只有P0 口的一半。所以，用低電平輸出可獲得比高電平輸出更大的驅動能力。目前，一些MCS-51 系列單片機的引腳驅動能力有所提高，如89C2051，一些引腳可提供20mA 的灌入電流。但大多數場合，單片機I/O 口的驅動能力是不夠的，必須通過各種驅動電路的開關電路來提高驅動能力。電機驅動芯片LMD18200 原理與應用 LMD18200 是美國國家半導體公司(NS)推出的專用于直流電動機驅動的H 橋組件。同一芯片上集成有CMOS 控制電路和DMOS 功率器件

31、，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構成一個完整的運動控制系統。LMD18200 廣泛應用于打印機、機器人和各種自動化控制領域。下面介紹 LMD18200 芯片的結構、原理與其典型應用。（1）主要性能峰值輸出電流高達6A，連續輸出電流達3A；工作電壓高達55V；Low RDS(ON) typically 0.3W per switch；TTL/CMOS 兼容電平的輸入；無 “shoot-through” 電流；具有溫度報警和過熱與短路保護功能；芯片結溫達145，結溫達170時，芯片關斷；具有良好的抗干擾性。（2） 典型應用l 驅動直流電機、步機電機l 伺服機構系統位置與轉速l 應用于機器

32、人控制系統l 應用于數字控制系統l 應用于電腦打印機與繪圖儀（3） 部結構和引腳 LMD18200 外形結構如圖1 所示，部電路框圖2 如圖所示。它有11 個引腳,采用TO-220 和雙列直插式封裝。(4)LMD18200 工作原理： 部集成了四個DMOS 管，組成一個標準的H 型驅動橋。通過充電泵電路為上橋臂的2 個開關管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個300kHz 左右的工作頻率?？稍谝_1、11 外接電容形成第二個充電泵電路，外接電容越大，向開關管柵極輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時間越短，工作頻率可以更高。引腳 2、10 接直流電機電樞，正轉時電流的方向應該從引腳步到引腳10；反

33、轉時電流的方向應該從引腳10 到引腳2。電流檢測輸出引腳8 可以接一個對地電阻，通過電阻來輸出過流情況。部保護電路設置的過電流閾值為10A，當超過該值時會自動封鎖輸出，并周期性的自動恢復輸出。如果過電流持續時間較長，過熱保護將關閉整個輸出。過熱信號還可通過引腳9 輸出，當結溫達到145 度時引腳9 有輸出信號。4.3 傳感器的確定 顏色傳感器， 通過一種特殊的三色方式發揮作用。傳感器把光（紅、藍、綠）投射到將被檢測的物體上，計算來自反射輻射的色度坐標，并與之前存儲的三色值進行比較。當三色值在設定的允許偏差圍，就會產生一個交換輸出。傳感器使用白熾燈做光源，使用光電池接收器，直到后來發明了高效的可

34、見光?，F在，多數的色標傳感器都是使用經調制的各種顏色的可見光發射器。經調制的傳感器往往犧牲了響應速度，以獲取更長的檢測距離，這是因為檢測距離是一個非常重要的參數。 未經調制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應速度都非?？?。但是，現在高速的調制傳感器也可以提供非?？斓捻憫俣龋軡M足大多數的檢測應用。如上圖： CSSRE（M18 顏色識別傳感器）顏色值或顏色 模擬量輸出0-10V最大顏色選擇度導向光束（紅色）響應時間，典型值：100s自 檢功能獨立放大器，1 種顏色自學功能物體尺寸> 5 mm信號強度0-10V距離：5-200mm白色光源達到32 色自學功能的

35、FSK 存儲卡任選附件防護等級IP 65光源，自適應顏色傳感器和放大器4.4 接口電路1.串行通信的基本原理 計算機的數據傳送有并行和串行兩種方式。并行數據傳送的特點是：各數據同時傳送，傳送速度快，效率高。但并行數據傳送有多少數據位就需要多少根數據線，因此傳送成本高。并行數據傳送的距離通常小于30 米，計算機部的數據傳送通常都是并行的；串行數據傳送的特點是：數據傳送按位順序進行，最少只需一根線即可完成，成本低但速度慢。計算機與外界的數據傳送大多是串行的，其傳送的距離可以從幾米到幾千公里。串行通信又分為異步和同步兩種方式。單片機中使用的串行通信通常都是異步方式的。（1）串行通信的數據傳送格式 異

36、步串行通信以字符為單位，即一個一個字符地傳送。其字符格式通常表示如下：它用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結束構成一幀。異步通信的特點是每次只傳送一個字符，每個字符由起始位（規定為低電平）、數據位、奇偶校驗位、停止位（規定為高電平12 位）組成。由于單片機的停止位規定為1 位，為了與單片機相匹配，PC 機的一幀數據的停止位我們采用1 位。（2）串行通信的收發過程 發送方發送數據時，通過發送低電平起始位開始一個字符的傳送，起始位之后便按特定的速率發送數據位（包括奇偶校驗位），當最后一位數（對于采用奇偶個高電平停止位用以標志一個字符傳送結束，這樣就完成了一幀數據發送。如果不再發送新數據

37、或數據尚未準備好，就將傳輸線鉗在高電平狀態。接收方不斷檢測傳輸線的電平狀態，當發現傳輸線由高電平變為低電平時（起始位標志位），即認為有數據傳入，進入接收狀態，然后以一樣的速率檢測傳輸線的電平狀態，接收隨后送來的數據位，奇偶校驗位和停止位?？梢娫诋惒酵ㄐ欧绞街校l送方是靠控制傳輸線的電平狀態來完成數據的發送。接收方通過不斷檢測數據線的狀態來完成數據的接收，只要發送率和接收檢測速率一樣，即能準確接收和發送數據。發送與接收設備可以使用各自的時鐘源完成數據的發送與接收，無需使用一樣的時鐘信號。（3）串行通信的傳送速率 傳送速率用于說明數據傳送的快慢。在串行通信中，數據是按位進行傳送的，因此傳送速率用每

38、秒鐘傳送二進制數碼的位數來表示，稱之為波特率。在串行通信中常用波特率來衡量通信速率的快慢，每秒鐘傳送一位就是一波特，一般異步通信波特率為110KHZ。在選擇通信的波特率時，不要盲目追高，要以滿足數據傳輸要求為原則。因為波特率越高，對發送和接收時鐘信號頻率的一致性要求就越高。（4）串行通信的電平轉換 PC 機與單片機是通過串行口進行通信的。由于單片機的輸入、輸出是TTL 電平（+5V 表示邏輯1，電平低于2V 便不能被識別為邏輯1；0V 表示邏輯0），TTL電平一般不能用于遠距離傳輸，因為傳輸過程中電平的衰減會使傳輸數據不準確。而PC 機配置的是RS232 串行接口，因此，單片機與PC 機之間進

39、行通信時，要進行電平的轉換，需要將TTL 電平轉換為RS232 電平（-5V-15V 表示邏輯1，+5V+15V 表示邏輯0），在傳輸線上傳送的RS232 電平可高達 12V，比TTL 電平有更強的抗衰減能力與抗干擾能力，可用于遠距離傳輸。常用的電平轉換芯片為MAX2232，此芯片能實現以上兩種電平的相互轉換。另外，信號傳輸的介質最好使用雙絞線，有利于抑制外界共模信號的干擾。2.單片機與PC 機串行通信實現手段 由于PC 機中集成了串行異步通信的可編程芯片8250，我們可以通過PC 機的串行通信口COM1 或COM2 對它進行控制，因而不需要再單獨做實驗板。我們可以把單片機的部電平轉換接口與PC 機的串行通信口COM1 或COM2 通過串行連接線連接起來，然后用軟件對它們進行初始化，使它們運行各自的接收或發送程序。在具體編程的時候，我們可以實現很多的功能。例如，我們可以從PC 機和單片機中讀其RAM 或ROM 的容，對它們進行在線修改。PC 機的程序可以用匯編程序MASM6.0、VB、C+Bilder 或VC+進行編寫。 控制電路與計算機通訊能夠在計算機上作