测控 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１２．０６．００８ 基于Ｃ语言的单片机物料搬运控制系统设计 李小卓 （广西柳州机电＿Ｔ－程学校，广西柳州 ５４５００３） 摘要：随着自动化技术的不断发展，机械手的应用更加普遍。单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，广泛应用于工业控 制、智能化仪器等领域，它具有体积小、功能多、价格低廉、使用方便、系统设计灵活等优点。设计以ＡＴ８９Ｓ５２为核心，运用 可移植性较高的ｃ语言编程技术，完成对机械手智能物料搬运系统的控制。 关键词：Ｃ语言；单片机；机械手；控制系统 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９４９２（２０１２）０６—００２７—０３ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃ Ｌａｎｇｕａｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ ＬＩ Ｘｉａｏ— ｚｈｕｏ （Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｉｓ ｍｏｒｅ ｐｒｅｖａｌｅｎｔ．Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂｒａｎｃｈ，ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ，ｉｔ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ，ｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ｗｉｔｈ ＡＴ８９Ｓ５２ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ Ｃ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ０引言 能完成手臂左右、手爪上下、手爪紧松三个自由 在生产型企业，产品的许多工序是靠自动化 度动作，主要由机座、水平手臂、垂直手臂、气 设备加工完成的，工业自 动化降低了人力成本，减 小了产品的离散性，提高 了产品的成品率和生产效 率。物料搬运是工业自动 化中不可缺少的加工环 节，主要是靠机械手完成 搬运动作。本文采用Ｃ语 言编程，由单片机控制的 物料搬运自动化装置”１。 １物料搬运机械手结构 如图１所示，物料搬 运机械手为三自由度气压 式机械手 ，整个搬运机构 图１ 物料搬运机械手装置结构示意图 收稿１３期：２０１１—１２—１８ 技 爪等部分组成。其中，水平手臂采用直流电机驱 动，垂直手臂及气爪采用气缸等气动元件。 ＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｃｈａｒ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｓｂｉｔ ｇｗ １．ＳＱ—ＩＮ＝ＰＹ０； ｓｂｉｔ ｇｗ２＿２机械手工作原理 首先由工位物料检测器（光纤式传感器）检 测工位一有无物料，有物料存在则机械手下降抓 ＳＱ＿ＩＮ＝Ｐ３ １： ｓｂｉｔ ａｒｍ ＵＰ ＩＮ＝Ｐ３ ２： ｓｂｉｔ ａｒｍ ｄｏｗｎ ＩＮ＝Ｐ３ ３： ｓｂｉｔ ｈａｎｄ ｃｌｏｓｅ ＩＮ＝Ｐ３＾４； ｓｂｉｔ ｈａｎｄ ｃｈｅｃｋ ＩＮ＝Ｐ３ ５： ｓｂｉｔ ｇｗｌｃｈｅｃｋＩＮ＝Ｐ３ ６： ＿＿取物料。其次，由手爪物料检测器（光电式传感 器）和夹紧检测器（磁性开关）检测是否抓取抓 紧物料，手臂上升到位后直流电机正转，手臂左 移至工位二后，手臂下降，下降到位后，手爪松 开，放下物料。最后，直流电机反转，手臂右移 ｓｂｉｔ ａｒｍ ｌｅｆｔ ０ＵＴ＝Ｐ ： Ｙ＂１； ｓｂｉｔ ａｒｍｒｉｇｈｔＯＵＴ＝Ｐｌ＿—至工位二后完成一个物料搬运动作。 左右限位保护开关串联在直流电机控制电 路，当控制电路失效或元器件损坏时能有效保护 电机和机构安全。 ｓｂｉｔ ｈａｎｄ ｃｌｏｓｅ ＯＵＴ＝Ｐ＠２； ｓｂｉｔ ｈａｎｄ ｏｐｅｎ ＯＵＴ＝ Ｐ（）＾３：．ｓｂｉｔ ａｒｍ ＵＤ ＯＵＴ＝ＰＯ＇４； 为保护人身及设备的安全，在系统断电情况 下手臂处于缩回状态，手爪处于断电前的状态， ｖｏｉｄ ｄｅｌａｙ（ｕｉｎｔ ｔ） ｛ ｕｃｈａｒｉ； 因此，手臂升降采用单向电磁阀，手爪采用双向 电磁阀 。 ｗｈｉｌｅ（ｔ－－） ｛ ３单片机Ｉ，Ｏ端口分配 单片机Ｉ／０端口分配如表１所示。 表１ Ｉ／０端口分配表 ｆ０ｒ（ｉ＿０；ｉ＜１２３；ｉ＋＋）； ｝ ｝ ｖｏｉｄ ｉｎｉｔｉａｌ０ ｛ Ｐ３＝ＯＸＦＦ； Ｐ０＝０ＸＦＦ； ／／程序初始化 ｄｅｌａｙ（５００）； ｉｆ（ｈａｎｄ～ｃｈｅｃｋ—ＩＮ＝＝Ｏ） ｛ ａｒｍ——ｌｅｆｔＯＵＴ＝０； ——ｗｈｉｌｅ（ｇｗ２＿ＳＱ＿ＩＮ！＝０）｛；；｝ ａｒｍ——１ｅｆｔ ＯＵＴ＝ｌ； ４控制系统Ｃ语言程序设计 考虑到机械手的开发成本以及各种控制元器 件连接的灵活性和方便性，机械手采用单片机 ＡＴ８９Ｓ５２作为核心控制器［４－５］，上述各控制对象都 必须在单片机ＡＴ８９Ｓ５２的统一控制下协同工作， 编程采用可移植性较高的Ｃ语言。部分程序如下。 ＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅｇ５２．ｈ＞ ＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｉｎｔ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｝ ｉ（ｆｈａｎｄ＿ｅｌｏｓｅ＿ＩＮ＝＝０１ ｛ ｈａｎｄｏｐｅｎ— ＯＵＴ＝０； ——ｄｅｌａｙ（３００）； ｈａｎｄｏｐｅｎ＿ＯＵＴ＝１； ＿） ｉｆ（ｇｗｌ— ＳＱ＿ＩＮ！＝Ｏ） ［二］ 丑
