机器人课程设计(15)

5直角坐标机器人的控制设计

5.1 示教再现功能

示教再现功能是指控制系统可以通过坐示教盒或手把手进行示教，将动作顺序、运动速度、位置等信息用一定的方法预先教给工业机器人，由工业机器人的记忆装置将所教的操作过程自动地记录在存储器中，当需要再现操作时，重放存储器中存储的内容即可。如需要更改操作内容时，只需要重新示教一遍即可。

5.2运动控制功能

运动控制功能是指对工业机器人末端操作器的位置、速度、加速度等项目的控制。 在本次设计中我采用示教再现控制方式来对此机器人进行控制，其主控芯片为我们熟悉的C8051F020单片机。使用此款单片机再配合一些外围电路的集成就可实现对各个电动机的控制，再加上一些在软件上的编写配合好光电编码器，就可以实现PID算法，并组成一个简单的闭环系统。

图5-1人机交互模块

6 主要元器件介绍

C8051F020系列单片机是高集成度的混合信号系统级MCU芯片，片内集成了一个多通道ADC、两个电压比较器、五个通用的十六位定时器、UART、SPI总线接口、内部振荡器、64个通用数字I/O引脚、64KB的FLASH程序寄存器和与8051兼容的高速微控制器内核。 C8051F020的主要特点如下： 1、模拟外设

( 1 )逐次逼近型ADC

●12位分辨率或8位分辨率； ●可编程转换速率，最大为100kps；

●可多达32个外部输入，每个引脚都可以被配置为ADC的输入。 ( 2 )两个模拟比较器

●16个可编程回差电压值； ●可用于产生中断或复位。 ( 3 )VDD监视器和降压检测器 2、片内JTAG调试

●片内调试电路提供提供全速、非侵入式的在系统调试；

●支持断点、单步、观察点、堆栈监视器，支持观察/修改存储器和寄存器。 3、高速8051微控制器内核

●流水线指令结构；

●70%指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期； ●速度可达25MIPS； ●扩展的中断处理系统。 4、存储器

●256B内部数据RAM； ●1024B XRAM；

●64KB可在系统编程的FLASH存储器。 5、数字外设

●8个8位的端口I/O，所有口线均耐压5V电压； ●可同时使用的硬件SPI及UART串口； ●5个通用16位计数器/定时器； ●专用的看门狗定时器。 6、时钟源

●内部可编程振荡器：2-16MHz；

●外部振荡器：晶体、RC、C或外部时钟。 7、封装

●100脚TQFP

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