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1、a,1, 应用实例讲解,单片机原理与应用,主讲人：欧幸福,a,2,能根据实际问题制定基本技术解决方案;熟悉单片机控制系统设计的流程和方法;熟悉和加深理解单片机的外围电路设计和选型，了解常用传感器和执行器的原理与使用;能读懂教材中的控制实例，学会编写同等难度的控制程序.,本章学习目标 ：,a,3,一,二,三,应用背景概述,系统设计方案,系统详细设计与实现,内容提纲,四,系统整体调试与问题解决,五,总结,a,4,一、项目概况,一、应用背景,有一彩球生产线，生产出的彩球是混合在一起的，现需要按彩球颜色进行分类存放。,问题：,如何解决？,a,5,一、项目概况,（二）传统人工分拣方法的缺陷,1,人力成本
2、高不断上升,不能全天候工作,工人劳动强度大,人工分拣速度慢、效率低,准确度不高：易受工人自身限制,面对的问题,2,3,4,5,a,6,一、解决思路,能否用机器代替人？,代替：单片机-大脑,代替：传感器-眼睛,代替：执行器-手,二、系统概要设计,a,7,二、系统设计概况,目标：有黑色、白色、蓝色三种种颜色的小球，要求我们的系统把三种颜色的小球分别检测出来放进指定的容器里，,1. 设计整个系统结构，硬件结构和软件架构； 2. 设计制定方案硬件型号，如单片机、传感器和执行器等器件选型； 3. 设计开发软件代码，实现系统功能； 4. 软硬件结合调试，测试系统，验证设计方案。,二、系统概要设计,a,8,
3、（一）系统结构示意图,三、系统结构总图,霍尔开关,光电传感器,颜色传感器,供电电路,液晶显示,单片机,按键,串口通信,步进电机/气缸,语音模块,检测部分,主控部分,执行部分,“眼”,“脑”,“手”,二、系统概要设计,a,9,（二）系统结构概述本系统主要是利用颜色传感器采集彩球颜色信息，传送给主控制器，控制器根据颜色信息利用步进电机的角度旋转对物体进行自动分拣。主要模块:1. 单片机：主处理器；2. 颜色传感器：检测彩球颜色；3. 步进电机/气缸：分拣彩球；4. WT588D-16：语音播报模块；5. 1602液晶显示器来显示检测结果等信息；6. 霍尔传感器控制步进电机回位，光电传感器用于检测是
4、否有彩球存在。,二、系统概要设计,a,10,（三）系统功能实现过程,开始,初始化,颜色采样,TCS3200颜色识别,步进电机,步进电机回位,白球分拣,蓝球分拣,白球分拣,判断是否有球,预警报警/显示,单片机处理,a,11,（三） 系统整体设计,二、系统概要设计,a,12,第一部分:检测,颜色传感器,颜色传感器TCS3200：由三原色感应原理可知，任何一种颜色都是由红绿蓝组成的，如果已构成某种颜色的RGB的值后，TCS3200就选定对应的滤波器，只允许某种特定的原色通过，输出信号方波频率与所感应的光强成比例关系。这样，通过RGB的值就可以分析投射到TCS3200传感器上的颜色。S0、S1来选择输
5、出比例因子或电源关断式；S2、S3来选择滤波器的类型。,三、系统硬件详细设计,a,13,第二部分：主控,8k字节FLASH闪存 ，512字节内部RAM32个I/O口线，三个16位定时、计数器一个六向量两级中断结构一个全双工串行通讯口，内置一个精密比较器 ，片内振荡器及时钟电路。,单片机STC89C52,在本实验中，单片机用于：接收颜色传感器的信号，判断系统是否放入彩球；对彩球颜色进行逻辑判断；发出信号触发液晶显示器显示彩球颜色；驱动步进电机（气缸）剔取彩球。,三、系统硬件详细设计,a,14,步进电动机： 用于速度和位置精确控制的特种电机，以固定的角度（称为步距角）一步一步旋转，故称步进电机。一
6、个脉冲，步进电机前进一步，每一步旋转固定的角度。 步进电机分三种：永磁式、反应式和混合式。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件,即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。所以本系统中利用步进机的角度旋转对物体进行自动分拣。对于控制要求较高的系统最好采用微步电机，精确度更高；为了考虑成本，所以 选用永磁式步进电机。,第三部分：执行,步进电机,三、系统硬件详细设计,a,15,系统电路原理图,三、系统硬件详细设计,a,16,四、系统软件详细设计,六、主要软件模块代码,extern uint8 STEPDELAY;extern uint16 RGB33;uint8 Mode=
7、0;/*初始化采样标准值时，用于选择当前对哪种颜色进行采样 1：Red 2：Green 3：Blue*/main()Inter_Init(); /*中断初始化，允许-优先级-触发方式*/ TCS3200_Init(); LCD_Init();EA=1;/8细分控制 SW1、2 短接Step_Init(); /回原点,系统初始化：,a,17,四、系统软件详细设计,if(Mode) /每个球采样10次，求平均值 while(Count-) Prameter_Calibration(Mode-1);R+=RGBMode-10;G+=RGBMode-11;B+=RGBMode-12;Delay(10)
8、; RGBMode-10=R/10; RGBMode-11=G/10; RGBMode-12=B/10; R=0; G=0; B=0; Count=10; LCD_Disp_Byte_Dec(1,1,RGBMode-10); LCD_Disp_Byte_Dec(4,1,RGBMode-11); LCD_Disp_Byte_Dec(7,1,RGBMode-12);,颜色信息处理：,a,18,四、系统软件详细设计,Step(STEPBACKWARD,FULLSTEP,9500/18); /*9500/18为步进角*/Read_Voice(0); /这是一颗Delay(1000);Read_Voic
9、e(1); /红球Delay(1000);Read_Voice(4); /系统正在为您分拣Delay(1000); Step_Init(); /回原点 Delay(1000); break;,执行处理：,2022/12/8,a,19,系统测试记录及测试结果分析,1. 步进电机没有回到原点：霍尔传感器出现错误;2. 系统没有检测信息：传感器位子没有对准; 3. 分拣位子送错：步进电机脉冲选择有误； 4. 芯片不能工作：软件程序没有输入到单片机里;,五、系统整体调试与问题解决,a,20,六、总结,思考问题：,如果需要检测彩球是否存在外观缺陷，如何实现？2. 风趣问题：肥皂生产中检测肥皂盒中是否存在肥皂;,纸盒包装中是否有肥皂？,智能不代表高技术，智能意味高效！,
