1、作品设计报告智能水稻灌溉系统参赛队员：张洪锋 宋海洋 黄岗桂指导教师：付兴烨参赛院校：绥化学院电气工程学院更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 2引言写字机器人在机器人教学和科普展览等方面有着非常重要的意义, 其控制系统作为机器人的核心部分,是影响机器人性能的关键部分。 写字机器人的控制主要是对机械手末端在空间内 按照特定方式运动进行控制, 这就要求控制系统通过合理的程序控制机械手末端的运动轨迹, 目 前主要是通过上位机 下位机控制来实现, CPU 将控制信号传到次级控制器, 然后由 次级控制器控制电机按照要求的速度转动, 从而实现机械手在空间中的运动更多驱动器及相关产品可访问：http:
2、/ 3摘要本设计是基于stm32单片机和步进电机加编码器所组成的五轴联动的机械手臂完成自动书写毛笔字的效果，首先通过人来书写一遍，通过编码器记录下来走过的脉冲，然后有单片机来读取脉值，再通过单片机的定时器来模拟编码器所发出的脉冲，驱动步进电机，来完成写字的目的。整个系统是通过组态进行监控，系统安装了一个有昆仑组态的TPC7062K的一个触摸屏通过用工业上实用的modbus协议赖于单片机进行通信，实现对系统的状态进行监控。关键词 stm32 编码器 modbus 步进电机1 写字机器人控制系统的总体方案机器人控制系统的任务主要是由 编码器发送各种控制命令, 经 cpu 程序进行译码、 预处理后,
3、 , 将控制命令送入 寄存器, 然后 单片机 将控制指令转化为脉冲或电压信号输入到 单片机 中; 这些信号 (包括脉冲方向输出、 脉冲计数、 数字量输出 信号和输入信号 )对步进电机进行驱动, 输出 频率可调的脉冲串 来驱动轴步进电机, 通过改变脉冲串的频率和个数来实现电机速度和位置的控制及多轴联动等功能, 从而实现机械手更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 4在空间中的运动。 控制系统可以与步进电机构成开环控制电路, 一方面提供扩展接口 , 方便对系统功能作进一步扩充; 另一方面控制机械手运动的角 度和速度,使机械手具有较高的位置精度、 较好的动态性能和较大的调速范围 , 从而控制机械手
4、在空间中的直线运动和曲线运动,2实现的功能此设计主要是来实现书写毛笔字的过程，首先按下启动按键，等待系统初始化，大约5秒后由人来书写文字书写完成后，等待系统进行数据处理，大约5秒钟后，按下执行按键，系统会自动模拟刚才所写的字，此过程运行时组态一直进行对系统的监控3设备组成设备主要组成有两块stm32单片机最小系统版，六台步进电机，五个编码器，一个mcgs触摸屏，六路继电器，一个51单片机最小系统（主要用到其串口连接stm32单片机进行modbus通信）四台开关电源，一块稳压电路，2个j-link，六台步进电机驱动器。2.1 stm32单片机STM32F103xx增强型系列使用高性能的 ARM/
5、Cortex-M3/32位的 RISC内核，工作频率为72MHz ，内置高速存储器(高达12更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 58K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC 、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART 、一个USB和一个CAN。 STM32F103xx增强型系列工作于 -40至+105 的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。完整的STM32F103xx 增强型系列产品包括从 36脚至
6、100脚的五种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。这些丰富的外设配置，使得STM32F103xx 增强型微控制器适合于多种应用场合：电机驱动和应用控制 ；医疗和手持设备PC外设和GPS 平台；工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 ；警报系统，视频对讲，和暖气通风空调系统STM32开发板核心芯片的参数如表2-1表2-1 器件功能和配置(STM32F103xx 增强型)更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 6更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 72.2 内部资源 STM32有丰富的内部资源内置闪存存储器；内置SR
7、AM； 嵌套的向量式中断控制器(NVIC)； 外部中断/事件控制器(EXTI)； 时钟和启动； 自举模式； DMA ； RTC(实时时钟)和后备寄存器 ； 窗口看门狗； I2C总线 ； 通用同步/异步接受发送器(USART)； 串行外设接口(SPI)； 控制器区域网络(CAN) ； 更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 8通用串行总线(USB) ； 通用输入输出接口(GPIO)； ADC(模拟/数字转换器) ；温度传感器； 串行线JTAG调试口 (SWJ-DP)、此设计用到了stm32单片机的中断嵌套向量NVIC，终端的优先级和定时器的部分，非别是定时器1，定时器2，定时器3，定时器4，定
8、时器7，定时器8，2.3昆仑组态mcgsMCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS 嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。 实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS 嵌入版是真正的32位系统，充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如，MCGS 嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作，实
9、现并行处理。 更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 9丰富、生动的多媒体画面。MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等相关信息；用大小变化、颜色改变、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS嵌入版还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。 完善的安全机制。MCGS嵌入版提供了良好的安全机制，可以为多个不同级别用户设定不同的操作权限。此外，MCGS 嵌入版还提供了工程密码功能，以保护组态开发者的成果。 强大的网络功能。MCGS嵌入版具有
10、强大的网络通讯功能，支持串口通讯、Modem串口通讯、以太网TCP/IP通讯，不仅可以方便快捷的实现远程数据传输，还可以与网络版相结合通过Web浏览功能，在整个企业范围内浏览监测到所有生产信息，实现设备管理和企业管理的集成。 多样化的报警功能。MCGS嵌入版提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型，方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。 实时数据库为用户分步组态提供极大方便。MCGS 嵌入版由主更多驱动器及相关产品可访问：http:/ 10控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干。2.4步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，
