东北大学
硕士学位论文
基于C8051单片机的足球机器人小车控制系统设计
姓名：夏川
申请学位级别：硕士
专业：控制理论与控制工程
指导教师：薛定宇
20040101
东北大擘硕士学位论文摘要
摘要
作为人工智能领域的一个新的研究热点，机器人足球吸引Ｌ『许多人的注意力，为人工智能理沦、机器人学、控制理论、实时信号处理及其它相关学科提供了良好的实验平台。
微型足球机器人系统包括小车子系统、视觉予系统、决策子系统和通信子系统等几个部分。其中小车子系统是整个系统的执行单元，在整个系统中起着关键的作用。
本文应用Ｃｙｇｎａ］单片机Ｃ８０５１Ｆ０１９设计了足球机器人小车控制系统。
首先，分析了国内外各支机器人足球队伍小车控制系统使用的ＣＰＵ情况，简要介绍了Ｃｙｇｎａ］单片机的特点、发展和应用，并指出了本文的主要工作。
其次，分析了小车控制系统的功能要求，制定了总体设计方案，并详细阐述了小车控制系统的硬件设计和软件设计过程。硬件设计分为处理器、电机驱动、轮速反馈、串行通信、电源以及其他等六个单元；软件设计分为初始化、主程序和子程序等三个模块。
最后，对本文的工作做了总结，指出了工作的成果及意义，并对今后的进一步工作进行了展望。
关键词：Ｃｙｇｎａｌ单片机足球机器人脉宽调制鉴向二倍频ＰＩＤ控制耦合决策下放
东北大学硕士学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｓａｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｉｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｆｉｅｌｄ，ｒｏｂｏｔｓｏｃｃｅｒｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄａｌｏｔｏｆｐｅｏｐｌｅ’ｓａｔｔｅｎｔｉｏｎｓａｎｄｈａｓｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｉｄｅａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｒｏｂｏｔｉｃｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ．
Ｍｉｃｒｏｓｏｃｃｅｒｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｃａｒｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｖｉｓｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｃｉｓｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｗｈｉｃｈｍｏｂｉｌｅｖｅｈｉｃｌｅｓｕｂｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｅｘｅｃｕｔｉｖｅｕｎｉｔａｎｄｐｌａｙｓａｄｅｃｉｓｉｖｅｒｏｌｅｉｎｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｙｓｔｅｍ
ＡｍｏｂｉｌｅｖｅｈｉｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｕｓｉｎｇＣｙｇｎａｌＭＣＵＣ８０５１Ｆ０１９ｆｏｒｏｕｒＮｅｗＮＥＵｓｏｃｃｅｒｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍ．
Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆＣＰＵｕｓｅｄｂｙｓｏｃｃｅｒｒｏｂｏｔｔｅａｍｓｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｗｏｒｌｄｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｙｇｎａｌＭＣＵａｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｎｄｍｙｗｏｒｋｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｒｉｅｆｌｙ．
Ｓｅｃｏｎｄ，ａｎｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｍａｄｅｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍｏｂｉｌｅｖｅｈｉｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｏｔｈｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｃｌｕｄｅｓｓｉｘｕｎｉｔｓ：Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＭｏｔｏｒＤｒｉｖｉｎｇ，ＳｐｅｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ，ＳｅｒｉａｌｐｏｒｔＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＰｏｗｅｒａｎｄｏｔｈｅｒＭｅｔｈｏｄｏｆｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｍｏｄｕｌｅｓｈｅｒｅ：Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｍａｉｎｐｒｏｇｒａｍ，Ｓｕｂ—ｐｒｏｇｒａｍ．
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｏｒｋｏｆＮｅｗＮＥＵｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ
ＫｅｙｗｏｒｄｓＣｙｇｎａｌＭＣＵ，ＳｏｃｃｅｒＲｏｂｏｔ，ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）
Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｄｅｔｅｃｔｅｄ，ＤｏｕｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＰＩＤＣｏｎｔｒｏｌ，
Ｃｏｕｐｌｅ，ＤｅｃｉｓｉｏｎＤｏｗｎｌｏａｄ．
ＩＩ．
声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示致谢。
。／７
本人签名：也，１
东北大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
弟一早三百Ｔ匕
１．１国内外足球机器人小车控制系统的现状分析
自２０世纪９０年代初开始兴起的机器人足球活动，其波及的范围越发广泛，比赛的类型也不断升级。将近一百支参赛队伍参加了刚刚结束的２００３年维也纳机器人足球世界杯（ＦＩＲＡＣｕｐ），可见世界各国对这项运动的热情。本文介绍一种比较典型的机器人足球比赛系统一一集控式微型机器人足球系统（ＭｉｒｏＳｏｔ）。目前，在研究ＭｉｒｏＳｏｔ的队伍中，国外主要有Ｋｉｎｇｇｏ（Ｋｏｒｅａ）、ＡＵＳＴＲＯ—Ｔ（Ａｕｓｔｒｉａ）、Ｄｒｏｉｄｓ（Ｇｅｒｍａｎｙ）等，国内有东大牛牛（ＮｅｗＮＥＵ）、浙江大学、广‘工太极和中南大学等。
表１．１从小车控制系统的角度列出了各支足球机器人队伍的现状。
表１．１各支足球机器人队伍的小车控制系统
队伍小车控制系统组成（ＣＰＵ）
ＫｉｎｇｇｏＩｎｔｅｌ８０Ｃ２９６单片机（３２位）
ＡＵＳＴＲｏ．ＴＤＳＰ（１６位）
ＤｒｏｉｄｓＤＳＰ（１６位）
ＮｅｗＮＥＵＩＩＩｎｔｅｌ８０Ｃ１９６ＫＣ单片机（１６位）
浙江大学Ｉｎｔｅｌ８０Ｃ２９６单片机（３２位）
广工太极ＤＳＰ（１６位）
中南大学ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｆ２４０（１６位）
从上表可以看出，各支队伍小车控制系统使用的ＣＰＵ主要是单片机和ＤＳＰ。虽然ＤＳＰ的应用越来越广泛，从目前的比赛成绩看，还是使用单片机的队伍占有一定的优势。但是随着技术的不断发展，今后仍将会形成单片机和ＤＳＰ两足鼎立的局面。
本文中要介绍的就是东大牛牛队ＮｅｗＮＥＵＩＩＩ型足球机器人小车控制系统使用的Ｃｙｇｎａｌ单片机。
东北大学硕士学位论文第一章绪论１．２ＯＹＧＮＡＬ系列单片机
在嵌入式系统低端的单片机领域，从８位单片机诞生至今，已近３０年，在百花齐放的单片机家族中，８０Ｃ５１系列一真扮演着一个独特的角色。Ｃｙｇｎａｌ公司推出的Ｃ８０５１Ｆ更令业界人士刮目相看。回顾历史，在Ｉｎｔｅｌ公司推出了ＭＣＳ，５１不久便实施了最彻底的技术开放政策；在众多电器商、半导体商的积极参与下，将ＭＣＳ一５１发展成众多型号系列的８０５１ＭＣＵ家族。ＭＣＳ一５１的经典体系结构、极好的兼容性和Ｉｎｔｅｌ公司的开放政策不仅使众多厂家参与发展，也诱使半导体厂家对ＭＣＳ一５１实行为所欲为的改造。由于ＭＣＳ一５１提供的最佳兼容性，使ＭＣＳ一５１在被“肢解”式改造后。还能以不变的指令系统、基本单元的兼容性保持着８０５１内核的生命延续，并在未来ＳＯＣ发展中，担任８位ＣＰＵ内核的重任。
在８位单片机中，８０Ｃ５Ｉ系列形成了一道独特的风景线。历史最长，长久不衰，众星捧月，不断更新，形成了既具有经典性，又不乏生命力的一个单片机系列。当前Ｃｙｇｎａｌ公司推出的Ｃ８０５１Ｆ又将８０５１兼容单片机推上了８位机的先进行列。总结８０Ｃ５ｌ系列的发展历史，可以看出单片机的３次技术飞跃。第１次飞跃是以Ｐｈｉｌｉｐｓ公司为主力，将以“单片微型计算机”形态的ＭＣＳ一５ｌ系列迅速推进到８０Ｃ５ｌ的ＭＣＵ时代，形成了可满足各种嵌入式应用要求的单片机系列产品；第２次飞跃则是ＡＴＭＥＬ公司以其先进的ＦＬＡＳＨＲＯＭ技术推出ＡＴ８９Ｃｘｘ系列形成的引领单片机的ＦＬＡＳＨＲＯＭ潮流；而当前Ｃｙｇｎａｌ公司推出的Ｃ８０５１Ｆ则是将８０Ｃ５１系列从ＭＣＵ推向ＳＯＣ时代的第３次飞跃。
Ｃｙｇｎａｌ公司的Ｃ８０５１Ｆ对８０Ｃ５１的重要技术发展有：
◆大力提高指令运行速度
随着单片机技术的发展，ＭＣＳ一５１已成为８位机中运行最慢的系列。为了提升速度，采用将机器周期从１２个时钟周期缩短到４个和６个，速度提升有限。
Ｃｙｇｎａｌ公司在提升８０５ｌ速度上采取了新的途径，推出了ＣＩＰ一５１的ＣＰＵ模式。在这种模式下，废除了机器周期的概念，指令以时钟周期为
东北大学硕士学位论文第一章绪论运行单位。平均每个时钟可以执行完１条单周期指令。与８０５１相比，在相同时钟下，单周期指令运行速度为原来的１２倍；全指令集甲均运行速度为原来的９．５倍。Ｃ８０５１Ｆ进入了８位高速单片机行列。
◆Ｉ／Ｏ从固定方式到交叉开关配置
迄今为ｊｒ，Ｉ／Ｏ端口大多是固定为某个特殊功能的输入／输出口，这种固定方式的Ｉ／Ｏ端门，既占用引脚多，配置又不够灵活。Ｓｅｃｉｎｘ公司在推出的８位ＳＸ单片机系列中，曾采取虚拟外设的方法将Ｉ／Ｏ的固定方式转变为软件设定方式；而在Ｃｙｇｎａｌ公司的Ｃ８０５１Ｆ中，则采用开关网络以硬件方式实现Ｉ／Ｏ端口的灵活配置。在这种通过交叉开关配置的Ｉ／Ｏ端口系统中，单片机外部为通用Ｉ／Ｏ口，如Ｐ０口、Ｐ１口和Ｐ２口；内部有输入／输出的电路单元，通过相应的配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口上。
◆为单片机提供了‘个完善的时钟系统
早期单片机都是用１个时钟控制片内所有步序。进入ＣＭＯＳ时代后，由于低功耗设计的要求，出现了在一个主时钟下，ＣＰＵ运行速度可选择在不同的时钟频率下操作；或设置高、低两个主时钟，按系统操作要求选择合适的时钟速度或关闭时钟。而Ｃｙｇｎａｌ公司的Ｃ８０５１Ｆ则提供了一个完整而先进的时钟系统。在这个系统中，片内设置有一个可编程的时钟振荡器（无需外部器件），可提供２ＭＨｚ、４ＭＨｚ、８ＭＨｚ和１６ＭＨｚ时钟的编程设定；外部振荡器可选择４种方式。当程序运行时，可实现内外时钟的动态切换。编程选择的时钟输出ＳＹＳＣＬＫ除片内使用外，还可从任意选择的Ｉ／Ｏ端口输出。
◆从传统的仿真调试到基于ＪＴＡＧ接口的在系统调试
Ｃ８０５１Ｆ配置了标准的ＪＴＡＧ接口（ＩＥＥＥｌｌ４９．１）。引入ＪＴＡＧ接口将使８位单片机传统的仿真调试实现彻底的变革。在卜位机软件支持下，
东北大学硕士学位论文第一章绪论通过串行的ＪＴＡＧ接口直接对产品系统进行仿真调试。Ｃ８０５１Ｆ的ＪＴＡＧ接Ｌ】不仅支持ＦＬＡＳＨＲＯＭ的读／写操作及非侵入式在系统调试，而且它的ＪＴＡＧ逻辑还为在系统调试提供了边界扫描功能。通过边界数据寄存器的编程控制，可对所有器件引脚、ＳＦＲ总线和Ｉ／０口弱上拉功能实现观察和控制。
◆从引脚复位到多源复位
为了系统的安全和ＣＭＯＳ单片机的功耗管理，对系统的复位功能提出了越来越高的要求。Ｃｙｇｎａｌ公司的Ｃ８０５１Ｆ把８０Ｃ５１单一的外部复位发展成多源复位。Ｃ８０５１的多复位源提供了上电复位、掉电复位、外部引脚复位、软件复位、时钟检测复位、比较器０复位、ＷＤＴ复位和引脚配置复位。众多的复位源为保障系统的安全、操作的灵活性以及零功耗系统设计带来极大的好处。
◆最小功耗系统的最佳支持
Ｃ８０５１Ｆ实现了片内模拟和数字电路的３Ｖ供电标准（电压范围２．７～３．６Ｖ），大大降低了系统功耗；完善的时钟系统可以保证系统在满足响应速度要求卜，使系统的平均时钟频率最低：众多的复位源使系统在掉电方式下，可随意唤醒，从而可灵活实现零功耗系统设计。凶此，Ｃ８０５１Ｆ具有极佳的最小功耗系统设计环境。
Ｃ８０５１Ｆ虽然摆脱了５Ｖ供电，但仍可与５Ｖ电路方便的连接。所有Ｉ／Ｏ端口可以接收５ｖ逻辑电平的输入，在选择开漏加上拉电阻到５Ｖ后，也可驱动５Ｖ逻辑器件。
从上述技术发展状况来看，Ｃｙｇｎａｌ公司对８０Ｃ５１进行了脱胎换骨的改造，推出＿＿ｒＣ８０５１Ｆ，无疑对熟悉５１系列单片机的广大用户是个大喜讯，即使目前已不再使用５１系列的用户，对了解８位机的前沿技术，也有莫大的好处。在从各个角度向ＳＯＣ技术发展的当今时代，８０Ｃ５ｌ更以８位处理器内核的身份，继续发挥作用。因此，宣传和推广‘Ｃ８０５１Ｆ更有
东北大学硕士学位论文第一章绪论
重要意义。ＣｙｇａｎｌＣ８０５１Ｆ当前发展的先进８位机技术即随后不断规划的新型系列，将有助于迅速提高我国译片机的应用水平。
１．３本文的工作
本文将ＣｙｇｎａｌＣ８０５１单片机应用于足球机器人小车控制系统的设计中，为提高小车控制系统以及整个足球机器人系统的功能作了一系列的工作，主要有：
◆提出了将Ｃ８０５１Ｆ０１９芯片应用到小车控制系统中的设计方案；
◆根据设计方案绘制硬件原理图；
◆根据硬件原理图绘制印刷电路版图（ＰＣＢ）；
◆编写小车控制系统软件程序；
◆调试小车控制系统硬件和软件；
◆对Ｃ８０５１单片机的原理及应用作了详细说明和解释；
◆介绍ＣｙｇｎａｌＩＤＥ集成开发环境；
◆对控制算法进行研究，给出了分段ＰｌＤ及耦合控制算法；
◆介绍小车测试台、小车测试软件的使用；
◆实现部分决策任务下放。
图２．１给出了Ｃ８０５１荦片机的内部示意图。
图２．１Ｃ８０５１单片机内部示意图
ＭＣＵ中的外设或功能部件包括模拟多路选择器、可编程增益放火器、ＡＤＣ、ＤＡＣ、电压比较器、电压基准、温度传感器、ＳＭＢｕｓ／１２Ｃ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、可编程计数器／２时器阵列（ＰＣＡ）、定时器、数字Ｉ／Ｏ端ｕ、电源峪视器、看门狗定时器（ＷＤＴ）和时钟振荡器等。所有器件都肯内置的ＦＬＡＳＨ程序存储器和的内部ＲＡＭ，有些器件内部还有位于外部数据存储器空间的ＲＡＭ，即ＸＲＡＭ。
Ｃ８０５１Ｆｘｘｘ单片机采用流水线结构，机器周期有标准的１２个系统时钟周期降为１个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达２５ＭＩＰＳ。
Ｃ８０５ｌＦｘｘｘ单片机是真正能独立工作的片上系统（ＳＯＣ，ＳｙｓｔｅｍＯｎＣｈｉｐ）。每个ＭＣＵ都能有效地管理模拟和数字外设，可以关闭单个或全部外设以节省功耗。ＦＬＡＳＨ存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新８０５１固件。应用程序可以使用ＭＯＶＣ和ＭＯＶＸ指令对ＦＬＡＳＨ进行读或改写，每次读或写１个字Ｈ。
末北大譬硕圭学位论文第二章Ｃ８０５１单片机
Ｃｙｇｎａｌ
ＣＩＰ…§ｌ（２５Ｍｌｌｚｃｔｋ）
赫ｉｃｒｏｃｈｉｐ
ＰＩＣｌ７Ｃ７５ｘ
（３３Ｍ１Ｉｚｃｌｋ）
Ｐｈｉｌｉｐｓ
８０Ｃ５ｌ
（３３ＭＨｚｃｉｋ）
ｈＯｕＣ８１２
８０５１
（１６ＭＨｚｃｌｋ）图２２８位Ｍｏｕ峰值执行速度比较
Ｃ８０５ｌＦｘｘｘ系列ＭＣＵ与标准８０５ｌ穗魄，在ＣＰＵ内孩兹内部秘癸部有凡颈关键性韵改进，提高了熬俸性爱，熙易于在应蠲中使翔。
扩展的中断系统向ＣＩＰ．５１提供２２个中断源（标凇８０５１只有７个中断源）’允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。中断驱动的系统需要较少豹ＭＣＵ于该，帮套雯意豹撬行效率。在设诗多任务实露系绕孵，这些增加的中断源怒非常有用的。
ＭＣＵ可有多达７个复位源：一个片内ＶＤＤ监视器、一个看门狗定时器，。１＋个时钟丢失检测嚣、一个由比较器０提供的瞧压检测器、一个软箨强鹅复位、ＣＮＶＳＴＲ萼｜嬲及／ＲＳＴ雩ｌ辫。豫了ＶＤＤ篮褪器窝霞位输入引脚以外，每个复位源都可以由用户用软件禁止。
ＭＣＵ内部有一个能独立工作和时钟发生器，在复位后被默认为系统时锋。如有需要，瓣毫幸源可以在运行时切抉至ｌ癸都振荡器。努部缀荡器可ｌ奠便用晶体、陶瓷谐振器、魄容、ＲＣ或强部时钟源产生系统时钟。这种刚钟切换功能在低功耗系统中是非常有用的，它允许ＭＣＵ从一个低频率（节电）外部箍体源运行，当需要时槲周期性的切换到高速（可达
１６ＭＨｚ）整肉懿鬟荡器。
东北大学硕士学位论文第二章Ｃ８０５１单片机２．２存储器
ＣＩＰ一５１有标准８０５２的程序和数据地址配置。它包括２５６Ｂ的数据ＲＡＭ，其中高１２８Ｂ为两个地址空间。用间接寻址访问通用ＲＡＭ的高１２８Ｂ，用直接寻址访问１２８Ｂ的ＳＦＲ地址空问。数据ＲＡＭ的低１２８Ｂ町用直接或间接寻址方式访问。前３２字节为４个通用工作寄存器区，接下来的１６字节既可以按字节寻址，也可以按位寻址。
某些器件中还另有位于外部数据存储器地址空间ｌ～４ＫＢ的ＲＡＭ块。这个ＲＡＭ块可以在整个６４ＫＢ外部数据存储器地址空间中被寻址。
Ｃ８０５１Ｆ０２ｘ中有可用于访问外部数据存储器的外部存储器接口（ＥＭＩＦ）。外部数据存储器地址空间可用只映射到片内存储器，或两者的组合（４ＫＢ以下的地址指向片内，４ＫＢ以上的地址指向ＥＭＩＦ）。ＥＭＩＦ可以被配置为地址／数据线复用方式或非复用方式。
ＭＣＵ的程序存储器为８～６４ＫＢ的ＦＬＡＳＨ。该存储器以５１２Ｂ为一个扇区，可以在系统编程，且无需在片外提供编程电压。
２．３ＪＴＡＧ调试和边界扫描
ｃ８０５１Ｆｘｘｘ具有片内ＪＴＡＧ和调试电路，通过４脚ＪＴＡＧ接口并使用安装在最终应用系统中的器件就可以进行非侵入式、全速的在系统调试。该ＪＴＡＧ接口完全符合ＩＥＥＥ１１４９．１标准（Ｃ８０５１Ｆ２ｘｘ的ＪＴＡＧ接口没有边界扫描功能），为生产和测试提供完全的边界扫描功能。
Ｃｙｇｎａｌ的调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、堆栈指示器及单步执行。调试时不需要额外的目标ＲＡＭ、程序存储器、定时器或通信通道，并且所有的模拟和数字外设都正常工作。当ＭＣＵ单步执行或遇到断点而停止运行，以保持同步。
对于开发和调试嵌入式应用来说，该系统的调试功能比采用标准ＭＣＵ仿真器要优越得多。标准的ＭＣＵ仿真器要使用在板仿真芯片和目标电缆，还需要在应用板上有ＭＣＵ的插座。Ｃｙｇｎａｌ的调试环境既便于使用，又能保证精确模拟外设的性能。
东北大学硕士学位论文第＝章Ｃ８０５１单片机２．４可编程数字Ｊ／Ｏ和交叉开关
Ｃ８０５ｌＦｘｘｘ具有标准８０５１兼容的Ｉ／Ｏ端口。有的端口在某些器件中没有引出脚，这样的端口可用作通用寄存器。Ｉ／Ｏ端ｒ］的工作情况与标准８０５１相似，但有～些改进。
每个端口Ｉ／Ｏ引脚都可以被配锭为推挽或漏极开路输出。在标准８０５１中固定的“弱上拉”可以被禁止，这为低功耗应用提供了进一步节电的能力。
最突出的改进是引入了数字交叉开关（Ｃ８０５１Ｆ２ｘｘ除外）。这是一个大的数字开关网络，允许将内部数字系统资源分配给端口Ｉ／Ｏ引脚。与具有标准复用数字Ｉ／Ｏ的微控制器不同，这种结构可可支持所有的功能组合。可通过设置交叉开关控制寄存器，将片内的计数器／定时器、串行总线、硬件中断、ＡＤｃ转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其他数字信号配置为出现在端口Ｉ／Ｏ引脚。这就允许用户根据自己的特定应用选择通用端口Ｉ／Ｏ和所需数字资源的组合。
２．５可编程计数器阵列
除通用计数器／定时器外，ＭＣＵ还有。一个片内可编程计数器／定时器阵列（ＰＣＡ）。ＰＣＡ包括一个专用的１６位计数器／定时器时间基准和５个可编程的捕捉／比较模块。时间基准的时钟可以是下面的６个时钟源之一：系统时钟／１２、系统时钟／４、定时器０溢出、外部时钟输入（ＥＣＩ）、系统时钟和外部振荡源频率／８（Ｃ８０５ｌＦ００ｘ／０１ｘ没有后两个时钟源）。
每个捕捉／比较模块都有４种或６种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、８位脉冲宽度调制器、频率输出、１６位脉冲宽度调制器（Ｃ８０５１ＦＯＯｘ／０１Ｘ没有后两种工作方式）。ＰＣＡ捕捉／比较模块的Ｉ／Ｏ和外部时钟输入可以通过数字交叉开关连到ＭＣＵ的端Ｆ］Ｉ／Ｏ引脚。
东北大学硕士学位论文第二章Ｃ８０５１单片机２．６串行端口
Ｃ８０５１Ｆｘｘｘ系列ＭＣＵ内部有一个全双工ＵＡＲＴ、．ＳＰｌ总线哥ｕＳＭＢｕｓ／１２Ｃ总线。每种串行总线都完全用硬件实现，都能向ＣＩＰ一５１产生中断，因此很少需要ＣＰＵ的干预。这＿ｂ串行总线不“共享”定时器、中断或端口Ｉ／Ｏ，所以可以使用任何一个或全部同时使用。Ｃ８０５１Ｆ０２ｘ系列ＭＣＵ内部还有第二个ＵＡＲＴ，这是个增强型全双工ＵＡＲＴ，具有硬件地址识别和错误检测功能。
２．７模／数转换器
除Ｃ８０５１Ｆ２３０／１／６外，其他Ｃ８０５ｌＦｘｘｘ器件内部都有一个ＡＤＣ子系统，由逐次逼近型ＡＤＣ、多通道模拟输入选择器和可编程增益放大器（Ｆ０１８／１９没有可编程增益放大器）组成。ＡＤＣ工作在最大采样频率１００ｋｓｐｓ时，可提供真正的８位、１０位或１２位精度。ＡＤＣ完全由ＣＩＰ一５１通过特殊功能寄存器控制，系统控制器可以关断ＡＤＣ以节省功耗。
Ｃ８０５１Ｆ００ｘ／０ｌｘ／０２ｘ还有一个１５×１０“的电压基准和内部温度传感器，并且８个外部输入通道的每一剥‘都可被配置为２个单端输入或一个差分输入。
可编程增益放大器接在模拟多路选择器之后，增益可以用软件设置，从０．５到１６以２的整数次幂递增。当不同ＡＤＣ输入通道之间，输入的电压信号范围差距较大或需要放大一个具有较大直流偏移的信号时（在差分方式，ＤＡＣ可用于通过直流偏移），这个放大环节是非常有用的。
Ａ／Ｄ转换可以有４种启动方式：软件命令、定时器２溢出、定时器３溢出和外部信号输入。这种灵活性允许用软件事件、硬件信号触发转换或进行连续转换。一次转换完成后可以产生一个中断，或者用软件查询一个状态位来判断转换是否结束。在转换完成后，转换结果数据字被锁存到特殊功能寄存器中。对于１０位或１２位ＡＤＣ，可以用软件控制结果数据字为左对齐或右对齐格式。
ＡＤＣ数据比较寄存器可被ｌ【！ｉ己置为当ＡＤＣ数据位于一个规定的窗口之内时向控制器申请中断。ＡＤＣ可以用后台方式监视一个关键电压，当
】２
东北大学硕士学位论文第二章Ｃ８０５１单片机转换数据位于规定的窗口之内时才向控制器申请中断。
除了１２位的ＡＤＣ子系统ＡＤＣ０之外，Ｃ８０５１Ｆ０２ｘ还有一个８位ＡＤＣ子系统，即ＡＤＣｌ，它有一个８通道输入多路选择器和可编程放大增益器。该ＡＤＣ工作在最大采样频率５００ｋｓｐｓ时，可提供真ｊＥ的８位精度。ＡＤＣｌ的电压基准可以在模拟电源电压（ＡＶ＋）和外部ＶＲＥＦ引脚之间选择。用户软什可以将ＡＤＣｌ置于关断状态以节省功耗。ＡＤＣｌ的可编程增益放大器的增益可以被编程为０．５，１，２或４。ＡＤＣｌ也有灵活的转换控制机制，允许用软件命令、定时器溢出或外部信号输入启动ＡＤＣｌ转换；用软件命令可以使ＡＤＣｌ与ＡＤＣＯ同步转换。
２．８数／模转换器
Ｃ８０５１Ｆ００ｘ］０１ｘ／０２ｘ（Ｆ０１８／１９除外）内部有两个１２位电压输出ＤＡＣ，ＭＣＵ可以将任何一个ＤＡＣ置于低功耗关断方式。Ｃ８０５１Ｆ０２ｘ的ＤＡＣ有灵活的输出更新机制，允许用软件命令和定时器２、定时器３及定时器４的溢出信号更新ＤＡＣ输出。ＤＡＣ在作为比较器的参考电压或为ＡＤＣ差分输入提供偏移电压时非常有用。
２．９比较器
大多数Ｃ８０５１ＦｘｘｘＭＣＵ内部都有两个比较器ＣＰ０和ＣＰｌ（在Ｆ００２／０７／１２／１７中没有第二个比较器ＣＰｌ），ＭＣＵ可以将任何一个比较器置于低功耗关断方式。
可以用软件设置比较器的回差电压。每个比较器都能在上升沿或下降沿产生中斯，或在两个边沿都产生中断。比较器的输出状态可以用软件查询。比较器中断能将ＭＣＵ从等待方式唤醒。可通过设置交叉开关或端口ＭＵＸ将比较器的输出接到Ｉ／Ｏ端口引脚。
东北大学硕士学位论文第三章足球机嚣人小车控制系统设计第三章足球机器人小车控制系统设计３．１概述
机器人小车是整个足球机器人系统的执行机构，性能的优劣对整个系统起着举足轻重的作用【１…。也就是说，小车控制系统是影响整个足球机器人系统性能表现的主要因素之一。
根据国际机器人足球联合会（ＦＩＲＡ）官方网站２００３年４月公布的ＭｉｒｏＳｏｔＬａｒｇｅＬｅａｇｕｅ（７对７）比赛规则的要求，机器人小车的尺、Ｊ。应限制在７．５ｃｍ×７．５ｃｍ×７．５ｃｍ之内。机器人小车由车架、车轮、电机、减速机、测速码盘、驱动电源、控制板与无线接收模块等构成。小车应具备良好的机动性和灵活性，能准确地接收上位机指令，能够快速实现前进，后退，转角，停车等基本动作，并根据指令要求完成决策子系统的意图（带球、射门、拦截等战术动作），以保证按预定的轨迹运动。
总的来说，机器人小车必须具有如下两个最基本的功能：
◆指令的接收
◆速度的调节
在集控式足球机器人系统中，摄像头采集到场上信息后送给上位机分析并做出决策，决策的结果通过无线通信送给下位机，从而实现实时的轨迹规划。因此，小车控制系统首先要根据一定的协议接收ｔ位机的指令，然后再对指令做出正确的执行。执行的过程就是调节左、右轮速的过程。
接下来将分别从硬件设计和软件设计两个方面对小车控制系统的设计任务进行说明。
３．１．１硬件设计任务
小车控制系统硬件设计的任务就是合理地选择微处理器、电机及其它相关器件，设计出具有无线接收ｌ二位机指令及调节轮速能力的控制电
４
东北大学硕士学位论文第三章足球机器人小车控制系统设计路板。电路板必须具备以下单元：
◆ＣＰＵ单元
根据小车控制系统要求很高的实时性以及考虑控制系统电路板尺寸的原则选用合适的ＣＰＵ。
◆电机驱动单元
根据电机的额定参数选用有足够驱动能力的驱动芯片，实现对机器人小车左、右轮的驱动。
◆轮速反馈单元
根据轮速闭环控制的要求设计轮速检测、鉴向电路，以及为提高控制精度加入的倍频电路。
◆串行通信单元
根据实际比赛无线通信的要求选择通讯模块，确定串行通信接口的工作方式以及设计电路。
◆电源单元
根据控制系统电路板要求的电源，设计相应的电源单元电路。
◆其他辅助单元
除了上述单元，为使机器人小车能够正常工作，还需设计栩关的其他辅助单元，如小车标号，跳线等。
３．１．２软件设计任务
小车控制系统的软件设计任务就是在硬件设计的基础上规划程序流程并编写程序，最终实现机器人小车所应具备的功能。
３．１．２．１功能任务
◆正确识别小车标号
◆无线接收上位机指令
◆闭环调节左、右轮速度
东北大学硕士学位论文第三章足球机器人小车控制系统设计３１．２．２其他任务
◆程序可读性
良好的软件程序必须具备良好的可读性。可读性高的程序有利于进一步扩展，并能缩短后继开发人员的丌发周期；
◆程序高效性
足球机器人小车控制系统是一个实时性要求很高的控制系统，需要调用的中断程序代码必须在一个控制周期内完成，故而应尽可能地提高代码执行效率。
下面将洋细介绍基Ｔ－Ｃ８０５ｌ单片机的足球机器人小车控制系统的硬件、软件设计。
３．２小车控制系统硬件设计
足球机器人小车控制系统主要包括：ＣＰＵ单元、电机驱动单元、轮速反馈单元、串行通信单元、电源单元和其他辅助单元。
３．２．１ＣＰＵ单元
３２．１．１０８０５１Ｆ０１９单片机简介
根据足球机器人小车控制系统对ＣＰＵ单元的实际要求，并考虑到电路板结构以及性价比等因素，选用Ｃ８０５１Ｆ０１９单片机作为控制电路的核心器件。
Ｃ８０５１Ｆ０１９是Ｃｙｇｎａｌ公司推荐的性价比极高的Ｃ８０５１Ｆ００ｘ／０１Ｘ系列单片机。它集成了最常用的几种数字外设，如２个字节宽且均耐５ｖ电压的可编程数字Ｉ／Ｏ端口，ＵＡＲＴ串口，可编程１６位计数器／定时器阵列（ＰＣＡ），４个通用１６位计数器／定时器以及专用的看门狗定时器等。Ｃ８０５１Ｆ０１９片内有１２８０字节的ＲＡＭ，１６Ｋ字节的ＦＬＡＳＨ程序存储器，２１个中断源。
文献综述 机械设计制造及其自动化 足球机器人设计 一、前言 足球运动是大家都非常喜爱的运动。让机器人来踢足球呢？听起来是天方夜谭，可是他确实存在，足球机器人诞生于20世纪末，是高科技与体育运动结合的产物，其目标是到2050年前后，在“可比”的条件下，一支智能足球机器人比赛队伍要能战胜当时的人类世界足球冠军队。这是从事智能足球机器人事业的科技工作者所面临的十分艰巨的挑战。智能足球机器人涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与技术融合，包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理~规划~决策、机器人学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。智能足球机器人系统的研究和开发是培养信息自动化科技人才的重要手段，也是展现高科技发展的生动窗口和促进科技成果实用化的一个途径。]1[ 二、国内外足球机器人发展的现状 在人工智能与机器人学历史上，1997年将作为一个转折点被记住。在1997年5月，IBM 的“深蓝”击败了人类国际象棋世界冠军，人工智能界40年的挑战终于取得了成功。在1997年7月4日，NASA的“探路者”在火星成功登陆，第一个自治机器人系统Sojourner释放在火星的表面上。与此同时，RoboCup也朝着开发能够战胜人类世界杯冠军队的智能足球机器人队走出了第一步。 足球机器人的最初想法是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的艾伦·马克沃斯（Alan Mackworth）教授于1992年提出的。日本学者迅速对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。1993年6月，包括浅田埝（ Minoru Asada）、Yasuo Kuniyoshi和北野宏明（Hiroaki Kitano）在内的一些研究工作者决定创办一项机器人比赛，暂时命名为RoboCup J联赛。然而在一个月之内，他们就接到绝大部分是日本以外的研究工作者的反应，要求将比赛扩展成一个国际性的联合项目。由此他们就将这个项目改名为机器人世界杯赛（Robot World Cup Soccer Games，简称RoboCup）。 与此同时，一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。隶属于日本政府的电子技术
1概述1.1 PLC的基本概念 在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1.2 PLC的发展 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。 目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星，LG公司等。 1.3 PLC的发展趋势 （一）大型化 为适应大规模控制系统的要求，大型PLC向着大存储容量，高速度，高性能，增加I|O点数的发展方向。主要表现在以下几个方面： 1.增强网络通信功能：； 2.发展智能模块； 3.外部故障诊断功能； 4.编程语言、编程工具标准化、高级化 5.实现软件、硬件标准化 6.编程组态软件发展迅速
. 1 城市职业学院 毕业设计（论文） 论文题目：基于PLC的自动送料小车控制设计所属系部： 指导老师：职称： 学生：学号: 专业： 城市职业学院制
. 1 摘要 可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC 的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国外已被广泛应用于各个行业。 本设计是实现手动进给和自动转换车，改变过去简单手动进给车，减少人工，提高生产效率，实现自动化生产！ 关键词：PLC；送料小车；控制；程序设计
. 1 目录 前言 (1) 第一章控制系统介绍和控制过程要求 (1) 1.1 控制系统在送料小车中的作用与地位 (1) 1.2 控制系统介绍 (1) 第二章送料小车系统方案的选择 (3) 2.1 可编程控制器PLC的优点 (3) 2.2 小车送料系统方案的选择 (4) 第三章STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能 (6) 3.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 (6) 3.2、基本功能 (6) 3.3、其他功能 (7) 第四章基于PLC的送料小车接线图及梯形图 (8) 4.2 PLC端子接线图 (10) 4.3 梯形图分段设计 (11) 4.4 程序运行原理说明调试与完善 (17) 4.5 系统总梯形图设计 (17) 4.6 小车程序设计 (22) 结论 (27)
. 1 辞 (29) 参考文献 (30)
. 1 前言 控制系统的发展已经很成熟，应用围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造等。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。 送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。
足球机器人智能决策系统 设计实现 This manuscript was revised on November 28, 2020
本文由liuchentc贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第１７卷 第４期 北京机械工业学院学报 Ｊｕｏｍ￣ｏｅｉｎｔｕｅｏｃｉｅｙｆｉｎＩｓｉｔｆＭａｈｎｒＢｊｇｔ Ｖ０．７ＮＯ．１１４Ｄｅ．０２ｃ２０ ２００２年１２月 文章编号：０８—１５（０２０１０６８２０）４—０４００—０４ 足球机器人智能决策系统设计实现 南建辉，贾永乐 （京机械工业学院北计算机及自动化系．北京１ｏ８）ｏｏ５ 摘 要：球机器人系统为人工智能特别是多智能体的研究提供了一个标足 准的试验平台。系统的核心是“”决策系统；分层递阶决策的基础上，取模块脑即在采
化设计；细介绍了决策系统各个模块包括视觉模块、策模块和控制模块等，提详决并 出了一系列新的实现方法。 关 键 词：球机器人；能决策；块足智模文献标识码：Ａ中图分类号：Ｐ１Ｔ８ 机器人足球比赛兴起于９０年代。是自动化及机器人领域最具有前瞻性的研究之一。足它 球机器人系统是一个典型的多智能体系统和分布式人工智能系统，及机器人学、算机视觉涉计和模式识别、智能体系统、工神经网络等领域。而且它为人工智能理论研究及多种技术的多人集成应用提供了良好的实验平台【ｌ。１２】由于上述特征。足球机器人研究受到国内外广泛关注。目前比较有影响的足球机器人比赛组织有Ｒｏｕ（器人足球世界杯）ＦＲＡ（ｅｅａｉｎｏｎｅｔｎｌｂｔｏｃｒｓｌＰ机ｍＣ和ＩＦｄｒｔｆｔｍａｉａＲｏｏ—Ｓｃｅ．ｏＩｏＡ ｓｃｔｎ。ｏｉｉ）分别由日本和韩国的学者发起。ＲｂＣｐ的比赛。ａｏｏｏｕ目前分为４组：真组、１０、仿Ｆ８组Ｆ００组和有腿Ｓ２０ＯＮＹ机器人组…３。 近年来，于足球机器人的研究在国内发展较快，其是
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
电气自动化技术专业毕业设计 设计课题：基于PLC的运料小车控制系 统设计 学生姓名：陈博 学号： 022******* 指导老师：吴丽丽 专业：电气自动化技术 年级： 11级 2014年6月3日
摘要：随着科学技术的日新月异，对自动化程度要求越来越高，原有的生产线已不能满足要求。在工业生产中运料是一个非常重要的环节，但是其岗位对人体伤害较大或者是劳动负荷较大。所以运料小车在工业生产中发挥了重要作用，为企业节省了人力、物力等，节约了生产成本提高了经济效益。但是，相比传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路比较复杂，不容易检修及维护。基于PLC的自动运料小车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能性。 关键词：可编程控制器；三相异步电动机；运料小车
目录 引言 (1) 1运料小车需求分析 (2) 2运料小车控制系统的方案论证 (4) 2.1运料小车控制系统的控制内容与要求 (4) 2.1.1运料小车的运动流程 (4) 2.2方案论证 (4) 3运料小车控制系统的硬件配置 (5) 4运料小车控制系统的软件设计 (7) 4.1PLC I/O分配表 (8) 5程序的运行调试与仿真 (13) 6设计小结 (14) 6.1小车的优缺点分析 (14) 6.2设计的改进及推广 (14) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18)
引言 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。 毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代，美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都能看出PLC在工业控制中的重要作用。
喷涂机器人控制系统初步方案 一、控制系统组成框图 本控制系统采用了以PC104为核心，以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。
二、PC104模块选型 采用PC104是因为它有如下特点：结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能；采用自栈接的母线结构，级联牢固，易于扩充；整机功耗低；兼容性好，可以借鉴PC机成熟技术；外设丰富，应用简单。 本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下：核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块，CPU 速度1.0 GHz，带有浮点运算单元，在板集成了256MB DDR2 SDRAM（最大可支持512MB）、显示控制器（支持LCD显示，最高分辨率为1024×768），以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个，PC104扩展插槽1个，KB/MS插槽1个，USB2.0接口4个，16位GPIO口，RS-232接口3个，RS-232/422/485接口1个。 选择该嵌入式主板时，应注意： 1）购买时，要求将系统内存升级到512MB； 2）购买时，要求配齐以下配件： ①键盘及鼠标的接口线共2根（编号及图片如下）； p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1700000898
③US B×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根（编号及图片如下）；p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个（编号及图片如下）； p/n: 1750129010
目录 1设计任务与要求 (1) 1.1课程设计任务 (1) 1.2课程设计要求 (1) 2 设计方案 (3) 2.1运料小车的运动分析 (3) 2.2设备控制要求 (4) 2.3整体方案论证 (4) 2.4系统资源分配 (5) 2.4.1 I\ O地址分配 (5) 2.4.2 数字量输入部分 (5) 2.4.3 数字量输出部分 (6) 3硬件电路设计 (7) 4软件设计 (9) 4.1.1 梯形图 (9) 4.1.2 指令表 (12) 5 调试过程 (14) 5.1呼叫按钮 (14) 5.2行程开关 (14) 5.3比较 (15) 5.4向左运动 (15) 5.5向右运动 (15) 5.6调试操作 (15) 6 结论 (17) 参考文献 (18)
1设计任务与要求 1.1课程设计任务 任务描述 某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右行，电机反转，小车左行。在生产线上有5个编码为1～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫开关（SB1～SB5）分别与5个停靠点相对应。 1.2课程设计要求 （1）按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作； （2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮SB的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止； （3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮SB的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止； （4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小
文章编号:100220446(2005)0520431205 集控式足球机器人决策与控制系统设计与开发3 薛方正1,徐心和2,冯挺2 (1.重庆大学自动化学院,重庆 400044; 2.东北大学人工智能与机器人研究所,辽宁沈阳 110004) 摘 要:构建了由视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统组成的集控式足球机器人系统.总结了具有集中视觉、决策与控制的集控式足球机器人系统的控制问题.设计了基于分层递阶控制结构的足球机器人决策子系统.小车控制器构成“无脑”的执行器,运动控制器中集成了各种各样的动作函数,组织层则融合了不同的决策方案.长期的开发实践和实战成绩都表明,该系统具有良好的结构和优异的性能. 关键词:机器人足球;决策;分层递阶控制;推理模型;反应式策略 中图分类号: TP24 文献标识码: B D esi gn and D evelopm en t of the D ec isi on2mak i n g and Con trol Syste m of Cen tra li zed Soccer Robot XUE Fang2zheng1,XU Xin2he2,FENG Ting2 (1.School of Auto m ation,Chongqing U niversity,Chongqing400044,China; 2.Institute of A I&Robotics,N ortheastern U niversity,Shenyang110004,China) Abstract:A centralized s occer r obot syste m composed of such subsyste m s as visi on,decisi on2making,wireless communi2 cati on,r obot car and cons ole is constructed.This paper su mmarizes the contr ol p r oble m s of the centralized s occer r obot sys2 te m with central visi on,decisi on2making and contr ol syste m,and designs a s occer r obot decisi on2making subsyste m based on the hierarchical contr ol structure.The r obot car contr oller is a“brainless”execut or,the moti on contr oller includes all kinds of acti on functi ons,and different decisi on sche mes are collected in the organizing level.Longti m e devel opment p rac2 tices and competiti on achieve ments p r ove that the system has good structure and high perf or mance. Keywords:r obot s occer;decisi on2making;multilevel hierarchical contr ol;reas oning model;reactive strategy 1 引言(I n troducti on) 集控式足球机器人[1]是指具有集中视觉和统一决策的足球机器人系统,如F I RA的M ir oSot和N ir o2 Sot比赛,RoboCup的小型组(F2180)比赛.每个球队有3～11个机器人不等(因比赛项目而异),但是作为机器人的眼睛(视觉),全队只有一个,高挂在球场上方,通常由CCD摄像头采集图像,并由主计算机统一进行图像处理和识别.每当识别出本队(或双方)球员和球的位置与朝向之后,或将检测信息发送给本方球员(F2180),或交给主机上的决策子系统进行决策(M ir oSot,N ir oSot,F2180).由于视觉功能的统一实现,也由于视觉获得信息比较完整(如果视觉系统设计与临场调试得当),给统一决策带来极大的方便.尽管每个球队都有多个机器人小车,但将此类系统称之为多机器人系统或多智能体系统(multi2agent syste m)却比较勉强,因为它们只具有同一个眼睛和大脑.很显然,此类机器人足球系统相对于其它类型,比如自主机器人(F I RA:RoboSot,RoboCup:F2 2000每个机器人都有自己的眼睛和大脑)与人形机器人(F I RA:Hur oSot,RoboCup:Humanoid既要直立行走,又要独立感知),结构简单,容易开发.所以集控式机器人足球开展得最为普及. 集控式足球机器人一般由5个子系统组成,即视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统,如图1所示.许多文献 第27卷第5期 2005年9月机器人 ROBO T Vol.27,No.5 Sep t.,2005 3基金项目:国家863计划资助项目(2001AA422270). 收稿日期:2004-09-16
目录 引言 ........................................................... I 1设计任务与要求 (1) ２PLC控制系统的硬件设计 (2) PLC机型的选择 (2) PLC容量估算 (3) 系统I/O地址的分配 (3) 安全回路设计 (4) 、 计算机和PLC的链接通信 (5) ３运料小车PLC控制的软件设计 (5) STEP7-M ICRO/WIN编程软件 (6) 运料小车控制梯形图设计 (7) 运料小车控制语句表设计 (9) 运料小车PLC控制设计说明 (11) 4 PLC控制系统的抗干扰性设计 (11) 抗电源干扰的措施 (12) 《 控制系统的接地设计 (12) 防I/O干扰的措施 (13) 5 PLC控制系统的调试 (13) 6小结 (14) 7参考文献 (14)
引言 运料小车自动控制 随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化，自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩展到128I/O点。且能增加特殊功能模块或扩展板。ＰＬＣ在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。本文以ＰＬＣ控制技术为核心，采用SIEMENS公司的S7-200系列的PLC，论述了运料小车控制的软硬件设计方案及其控制原理，实现了运料小车自动控制。
1 设计任务与要求 （1）设计任务 图 运料小车示意图 运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。电动机正反转图如图所示： 在生产线上有5个编号为l ～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(SB1～SB5）分别与5个停靠站点相对应。 图 三相异步电动机正反转主电路图 自动化生产 运料小车 1 号 _____ 2号站 4号站 3号站 5号站
一、前言 1.课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛，工业环境对其控制系统的要求也越来越高，所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景，设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构，对机器人的运动控制电路进行设计，实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此，如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人，其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力，推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年，日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器，如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展，开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难，但应用现有技术，如工业PC
智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。
2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。
智能足球实验报告 篇一：实验报告 实验报告 这周，我们去西部自动化楼的自主机器人实验室参观了学校的自主机器人。以前看变形金刚认为机器人的无所不能太虚拟，自己对这方面也不太了解。但通过这次参观后，我对机器人有了初步了解。还记得当时看功夫足球时最后一场比赛人与机器人比赛太虚拟，但当老师给我们放RoboCup中型足球机器人比赛时，自己才感觉到原来机器人踢球也很好玩，机器人踢球也并不虚拟。这次参观并近距离接触后，才知道机器人是怎样踢球的。我看到机器人内部有各种传感器、控制器，机器人就靠这些传感器构成了其里面的各个系统，比如视觉系统，通讯系统等等，它们靠着这些系统在无外界人为信息输入和控制的条件下，独立完成踢球的任务。而且通过老师播放的视频，足球机器人比赛的精彩程度不亚于真实的比赛。随着机器人的不断发展，我想人机大战将很快会实现。?另外，我们还参观了服务机器人，听老师介绍，这是上大自强队比赛用过的机器人。看着它的那支“手”，自己不禁感觉现代社会的科技发展确实迅猛啊！想想原来要让机器人干家务活几乎是天方夜谭，这几乎是不可能办到的事，但现在，一切皆有可能呀！不禁让人感慨啊！而且听老师讲服务机器人的应用范围很广，不仅仅做家务还
可从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。他可以是护士的助手，可以是智能轮椅，还可以······而且看了几段上大服务机器人的比赛，对他们能识别不同的环境大为吃惊，不仅仅是主人，物品，甚至连房间的路径也能识别，确实很棒。我想，随着社会的发展，机器人将无处不在，在社会的各个领域都会出现他的身影。 尽管家庭机器人尚未完全产业化，但我想今天的机器人就像２０年前的微型计算机一样，作为计算机技术及现代ＩＴ综合技术的一个必然延伸，家庭机器人技术将以前所未有的速度实现突破和发展。在不久的将来，社会会因机器人发展而发展，人们的生活也会因机器人的改变而改变。 或许我们现在也会因机自主器人这门课而改变些什么吧！拭目以待吧！ 智能自主足球机器人系统的关键技术有机器人控制系统的体系结构、移动机器人自定位、实时视觉、多机器人传感器融合、多机器人协作、机器人的学习等多项关键技术。全自主机器人足球比赛的特点是每个机器人完全自治，即每个机器人必须自带各种传感器、控制器、驱动器、电源等设备。比赛中，各机器人队不允许使用全局视觉，也不允许人为的干预。 ? 篇二：智能足球机器人论文
第1章绪论 1.1课题背景 目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备: (1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。 智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下: (1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及 驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/
自动运料小车PL C 控制系统设计 随着生产自动化程度越来越高， PLC 在生产过程控制系统中的应用也越来越广泛。 可编程逻辑控制器，简称 PLC 是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通 用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。 其中的一个应用便是运料小车的控制， 主要用 到的便是它的逻辑控制功能。 控制要求 1. 运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下： （1） 按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作； （2） 当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按扭 HJ 的编码时，小车向右运行运行到按钮 HJ 所对 应的停靠站时停止； （3） 当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按扭 对应的停靠站时停止； （4） 当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按扭 （5） 呼叫按钮开关 HJ1--HJ5应具有互锁功能 2. 运料小车的运动分析： HJ 的编码时，小车向左运行，运行到按钮 HJ 所 HJ 的编码时，小车保持不动； 先按下者优先。 某自动生产线上运料小车的运动如图所示， 运料小车由一台三相异步电动机拖动， 电机正转，小车 向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有 5个编码为1 — 5的站点供小车停靠，在每个停靠站安 装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有 5 个呼叫按钮开关（HJ1-- HJ5 ）分别与5个停靠站点相对应。 自动运料小车示意图 程序设计 1. 行程开关
在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4来表示，当小车在1号站时，行程开关 X007得电，将数字0传送到数据寄存器D0;当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字1传送到数据寄存器D（。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X013寻电，将数字4传送到数据寄存器D0。它的助记符程序为： LD X007 MOV K0D0;小车在1号站 LD X010 MOV K1D0;小车在2号站 LD X011 MOV K2D0;小车在3号站 LD X012 MOV K3D0;小车在4号站 LD X013 MOV K4D0;小车在5号站 所对应的梯形图如下所示： 行程开关梯形图 2. 小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器M0寻电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助继电器M（失电。它的助记符程序为： LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 ;小车启停辅助继电器 所对应的梯形图如下所示： 小车启停辅助继电器梯形图 3. 呼叫按钮 在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0-4来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1— HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需5个辅助继电器M1-M5当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字0传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003寻电，数字1传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006 得电，数字4传送到数据寄存器D1,同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为： LDI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X007
郑州大学现代远程教育《机电一体化技术》 课程考核要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD 2003版本格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。 一．作业要求 请任选一题，认真、独立完成。 二．作业内容 题目一送料小车运行控制系统设计 1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：下图为送料小车运行过程图。当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。 小车运行过程图 设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：(1)手动；(2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；(3)自动连续，即小车起动后自动往复运行；(4)单步运行，即每步动作都要起动；(5)往复运行2次即小车往复运行2次后，回到后端停下，等待起动。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目二机械手控制系统设计
1.设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程 方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求： 要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目三数控加工中心刀具库的自动控制系统设计 1.设计目的：通过对数控加工中心刀具库自动控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计 及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求：因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高，刀 盘只能单向转动，效率较低并且指示灯设计不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。 针对原有功能的的不足提出自己的改进方法。对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的刀时，系统能根据调取刀号的大小自动选择最佳刀盘转动方向，以提高取刀效率。 改进后的基本特征： 1）当机械手位置 = 程序调取刀号位，换刀成功指示灯闪烁3秒。 2）当机械手位置 > 程序调取刀号位，刀具盘逆转,调刀指示灯亮,到位后, 换刀成功指示灯闪烁3秒。 3）当机械手位置 < 程序调取刀号位，刀具盘顺转, 调刀指示灯亮,到位后,换刀成功指示灯闪烁3秒。 机械手位置与调取刀号位之间的偏差是选择正反转的根据。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目四C6132普通车床的数控改造设计 1. 设计目的：通过C6132普通车床的数控改造，使学生们掌握普通机床改造的方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：C6132型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。本设计任务是对C6132普通车床进行数控改造。利用微型计算机对纵、横向进给系统进行开环控制．纵向脉冲当量为0.01mm／脉冲．横向脉冲当量为0.005mm／脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。 3. 设计成果：
毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交
项目七PLC控制运料小车的运行 1．项目任务 本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。 图7-1 运料小车往返运动示意图
2．任务流程图 本项目的具体学习过程见图2-2。 图7-2 任务流程图 学习所需工具、设备见表7-1。 表7-1 工具、设备清单 1．功能图编程的特点 功能图也叫状态图。它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。 功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。 功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。 状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。 7-2步进梯形图 在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。 2．功能图的编程规则 (1)初始状态的编程。 初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有