弹琴机器人.doc

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计弹琴机器人 制装部分学 院：专 业：姓 名：指导老师： 信息学院自动化吕品学 号：职 称：160104105450胡克教授中国·珠海二二年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计弹琴机器人是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 2020 年 4 月 12 日摘 要随着科技的不断发展进步越来越多机器人进入我们的生产生活，这是由于各种电机如步进电机、伺服电机等的出现让机器人的动作更加灵活也把机器人变的更加之小巧，同时各种单片机如c51、stm32等的出现使得控制机械运动变得更加精准方便。本次弹琴机器人主要采用了以8989c52单片机为核心，用Irf540用来控制电磁阀进行一个开跟关，将其接到一个单片机引脚上面。通过引脚进行高电平输出，最终实现控制电磁阀。电磁阀控制气动装置来弹奏钢琴。时间方面采用单片机内部定时器，单片机有两个定时器，我们直接用的6位定时器。关键词：89c52单片机、Irf540、tip41、电磁阀、气动技术AbstractWith the continuous development and progress of science and technology, more and more robots enter our production and life. This is because the emergence of various motors, such as stepping motor and servo motor, makes the robot's action more flexible and makes the robot smaller. At the same time, the emergence of various single-chip computers, such as 51 and STM32, makes the control of mechanical movement more accurat andconvenient.In this robot, 89c52 single-chip microcomputer is used as the core, irf540 or TIP41 is used to control the solenoid valve to open and close, and connect it to a single-chip microcomputer pin. The high level output is realized by pin, and the control solenoid valve is finally realized. The solenoid controls the pneumatic device to play the piano. In terms of time, we use the internal timer of single chip microcomputer, which has two timers. We directly use the gain and loss 16 bit timer.Key words: 89c52 single chip microcomputer, irf540, TIP41, solenoid valve, pneumatic technology目录1. 前言 11.1 课题背景11.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题11.3 本设计的目的意义及应达到的技术要求22. 弹琴机器人总体设计 22.1 设计步骤流程图22.2 设计原理32.2.1电脑仿真 42.2.289c52单片机52.2.3单片机的最小系统 52.2.4LCD1604液晶显示器62.3 方案选择82.4 分析问题93. 硬件设计 93.1 气管回路设计93.2 单片机电路设计93.3 LCD显示屏的电路设计 104. 软件设计 114.1 程序工作流程114.2 软件设计流程图125 . 实验结果 135.1硬件调试 135.2软件调试 135.3实物展示 136. 结论 15参考文献17致谢18附录一元器件清单19附录二PCB图、原理图20附录三 主程序、LCD显示程序2371 前言1.1课题背景伴随着工业机械化、自动化的不断发展，气动技术的优点慢慢体现了出来，气动机械手已经广泛应用在自动化的各个领域。随着气动领域的飞速发展，特别是在生产线上得到的广泛应用，通过单片机与气动技术的结合使得整个系统的自动化程度越来越高，性能更加可靠，也让控制变得更加方便。从各个国家各行各业的情况来分析，在比如美国、日本、德国等一些工业机械化、自动化发达的国家，他们设计的机械手在焊接、装配、物料搬运等方面尤其是在一些危险操作中发挥着重要的作用。由于我国对于气动技术和机械手的研究都比较晚所以在这方面暂时的落后于其他工业发达的国家。但是我国自主研发的许多机械手已经在国家的很多行业投入生产发挥重要的作用。单片机控制的系统现已经广泛的应用于各个领域、只要是涉及到自动化的地方如工厂、物流、智能家居等都与单片机密不可分。单片机是控制整个气动机械手的核心处理器、通过计算机编写的程序进行逻辑控制并对数字量模拟量的输出输出进行处理来控制机械设备的。本次的设计就是通过单片机控制机械手来模拟人手动作完成弹奏钢琴曲目的弹琴机器人。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题弹琴机器人在许多国家都有很多的人在进行研究，而且在工业自动化发达国家如美国、日本、英国等有着硕果累累的研究成果。在美国约翰霍普金斯大学的研究人员就讲电流信号处理后发送给机械手，并控制机械手做出了许多复杂的操作，其中就有弹奏电子琴，而且可以弹奏许多优美的曲目。在英国，科学家们研究并成功研制了仿生手指，它可以弹奏钢琴曲段，操作也更加灵活。在日本的川崎公司设计了近乎人手动作范围的机械手，可以用于满足从组装零件、搬运物品到教育、研究等许多领域的需求。如FS、FC、FA等各种系列的机械手，都有不同的主要功能，装配、搬运、焊接、清洗等。在我国的一些大学中也有进行对弹琴机器人的研究，比如说基于微机控制的气动弹琴系统的设计以及数控气动弹琴实验系统设计等。2010年贵州大学在装备制造技术发表了一篇名为基于数控技术的电子琴演奏机器手研究中就设计出了一套比较好、比较完整的方案。2019年格力集团在第三届全国智能制造应用技术技能大赛上的仿生机器人手臂弹奏钢琴，也是我国对于弹琴机器人的研究的一个重要展示。1.3本设计的目的、意义及应达到的技术要求本次设计的目的是要设计出一个基于单片机为核心控制的气动弹琴机器人。就是通过单片机控制电磁阀来控制气动系统。以电子琴为对象，单片机作为整个系统的控制核心，由计算机提前编写好程序写入单片机中，让它根据编写好的程序来控制输出信号，经过放大电路后从而控制电磁阀，实现电磁阀的开关，利用电磁阀开关控制气路的通气与断气，用压缩空气推动活塞杆，实现机器人弹奏电子琴。要完成本次设计需要将在校所学的单片机、c语言，机械原理等知识做一个综合使用：1. 基于整个机器手的外观总体分析。需要在整体框架上安装有气路装置、运动装置、对于单片机核心电路进行密封、考虑走线问题等。2. 基于单片机控制弹琴机器人的程序分析。为了能顺利弹奏出钢琴曲、程序的编写与机械的安装密不可分。而且程序的代码清晰需要有一定的注释方便后期调整时更改。3. 基于对单片机控制的分析。单片机的自身输出电流只有20毫安，电磁阀需要至少1安左右的电流来驱动。所以仅仅靠单片机的输出不足以驱动电磁阀，需要一个驱动电路来带动，使得单片机的输出信号能控制电磁阀。这次的设计的意义不仅在于对弹琴机器人的设计、制作、调试，也是对整个大学所学知识的一个综合使用，对未来的工作打下基础。2. 弹琴机器人总体设计2.1设计步骤流程图对于一个设计而言开始最关键的就是制定一个合理有效率的流程图，好的流程图能让后来的设计制作事半功倍，而要制作一个好的流程图首先就是要认真思考，分析整个设计的需求。关于由单片机控制的气动弹琴机器人设计和测试的步骤演示，如下图1所示：图2.1 系统设计步骤图2.2设计原理在弹琴机器人的设计中，气动部分是驱动整个机器人运动的主要推动力是不可或缺的，是由被控制的气缸，让气缸中的活塞做上下运动，使得机器人的“手指”按下从而达到弹奏钢琴的目的。控制着气缸上下运动的是电磁阀，电磁阀的开关，让气泵中泵出的压缩空气按照需求进入气缸从而达到控制气缸开关的目的。电磁阀的控制是由单片机的输出，经过隔离驱动电路和放大电路后的电信号来控制的。单片机的内部储存着计算机预先写好的程序和乐谱，当系统启动时，单片机会根据程序中的乐谱输出电信号通过隔离驱动电路隔离和放大电路放大后来作用于电磁阀，达到控制效果。气动弹琴机器人的总体原理框架如下图2.1所示：图2.1 设计的总体回路原理图2.2.1电脑仿真Proteus是自有了单片机以来也就诞生了的一个仿真模拟开发系统，随着单片机的不断发展，单片机的开发系统也在不断向前发展。 现目前keil是一种比较先进的单片机集成开发系统。Keil代表着使用汇编语言单片机如51、stm32等的开发系统的最新发展状况，keil有着许多独家的首创的便利技术。它将开发的所有过程如编程、仿真、调试程序、将程序写入单片机、加密等一次性解决，摆脱了以往在过程中间的编译和汇编。Proteus软件是由英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。Proteus不仅仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，它还能够仿真单片机及其他外围器件。Proteus是能较好的仿真单片机及外围器件的软件工具。Proteus受到许多单片机爱好者、单片机教学的教师以及致力于研究单片机开发应用的工作人员的喜爱。Proteus从原理图制作、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，实现了从概念到产品的完整设计。Proteus是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台.。在编译方面，它也能支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。Proteus可以仿真许多主流的单片机如51系列、PIC、ARM等。它还可以在原理图的虚拟原型上进行编程，再加上显示输出，让开发者能之间看到输入输出的结果。2.2.2 89c52单片机89c52单片机是系统的核心，51系列单片机的始祖是英特尔公司的8004单片机，在最开始的8004用途并不广泛，随着快闪储存器技术爆发式的发展，8004单片机有了不小的进步与发展使得8004单片机慢慢成为了应用量最大的8位单片机。但是52系列的单片机大部分没有自编程的能力。单片机的组成如下表2.2.2所示表2.2.2 89c52单片机的基本参数89c52单片机参数电源5V程序存储器8位CPU4kbytes数据存储器128bytesI/O口线32条专用寄存器21个可编程定时计数器2个中断源5个（其中有两个优先级中断）串行通信口1个其中值得使用时注意的是89c52单片机的外部数据的存储器寻址空间为64kB，外部程序存储器的寻址空间为64kB，逻辑操作位寻址功能，89c52单片机的绝大多数指令都是单字节的。一共有111条各种各样的指令。单片机中CPU是由控制逻辑模块和运算模块，中断系统和外部特殊寄存器组成。RAM是用来存放可读写数据的功能结构，比如一些运算处理的中间数据、运算的最终结果，和程序最终需要展示的数据。ROM主要是用来存放一些静态数据比如程序、一些原始数据和表格。C89c52单片机有4个8位的并行IO口，就是可以用作输入或输出的接口。两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个通用异步接收发送的串行I/O口，用于实现单片机和单片机之间或者单片机和计算机、微机的串行通信。片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。2.2.3 单片机的最小系统组成89c52单片机的最小系统就是能保证单片机正常运行所必需的配置，其中包括了复位系统、时钟系统、电源系统、程序烧入引脚。复位系统就是当89c52单片机的引脚9出现两个周期以上高电平时，单片机会复位让单片机内的程序重新开始运行。一般用一个10uF的电解电容与复位键相连，一个1K的电阻接地两个元器件并联接到单片机9引脚（RST）上完成。如图3.1所示图2.1.3.1 复位电路图时钟系统是由振荡电路与19引脚（XTAL1）相连作为芯片内部振荡电路的输入、振荡电路与20引脚（XTAL2）相连作为芯片内部振荡电路输出构成。如图3.2所示图2.1.3.2 时钟电路2.2.4 LCD1602液晶显示器本次设计中有运用到LCD1602液晶显示器作为视频输出，主要功能是更加直观的显示弹琴机器人的工作状态。LCD1602是一种非常常见、运用十分广泛的显示器。LCD1602的组成有：一块字符型液晶显示屏、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件组成。这种液晶显示器的原理是：显示器由行乘以列个显示单元来组成，假设LCD显示器有X行Y列，每行中的八列对应着一个字节的八位。LCD的屏幕上的各个显示单元与显示RAM区的字节一一对应，字节的内容决定了LCD显示屏上的显示单元的亮暗，从而通过对显示RAM区的字节进行控制改变，来达到在LCD显示屏上显示需要的文字、图像、视频等。LCD1602和89c52单片机的连接方式有：直接控制方式和间接控制方式。这两者的区别是在于连接时需要用到的数据线的多少不同，其他基本一致。间接控制方式也被称为四线制工作方式，它是简化了电路接口的一种方式，是利用到了HD44780的四位数据总线的功能来达到减少接线数量的目的，一般在单片机IO接口不太够用时使用到表2.1.4 LCD1602显示器的技术参数主要技术参数LCD1602的数值芯片工作电压4.55.5V工作电流2.0mA（5.0V）模块最佳的工作电压5.0V字符尺寸2.95mm×4.35mm（宽×高)显示容量16×2个字符2.3方案选择关于气动弹琴机器人的方案我们有很多不同意见，对于单片机一开始想选用stm32单片机来做为系统核心，因为stm32单片机性能好、功能强大针脚更多。但是由于在校接触stm32的机会太少对于stm32的各方面操作不是太熟悉所以最后放弃的选用stm32单片机作为系统核心处理器，改用了更加熟悉的89c52单片机。在放大电路中的放大元件三极管也是重要的一环，由于仅仅靠89c52单片机的输出只有20毫安左右的电流，而驱动电磁阀需要至少1安左右的电流，所以单片机输出的信号需要经过放大电路放大后才能作用于电磁阀。放大电路中的三极管有两个选择Irf540和tip41。其中Irf540电流比tip41大，需要经过实测选出最佳半导体。琴架的作用主要是固定电子琴，所以在气动弹琴机器人的设计中就不用太过深究琴架的尺寸、精度。本次的设计是用一个两层样式的琴架来做支撑。底层固定和安放电子琴，上层安装气缸。琴架设计图、实物图如下图2.3.1琴架设计图图2.3.2琴架实物图2.4分析问题本次设计的主要问题有：气缸的选择气缸的是整个气动系统的最后输出环节，要选对气缸压力后才能保证弹琴机器人的工作能正常运作。对于气缸考虑的问题有很多气缸的压力、负载、运动情况、最大行程等，由这些方面来确定气缸的尺寸，才能进行最后的设计气缸的尺寸是由：1气缸内径气缸的内径根据工作压力、负载来确定。因为本次设计的初步估计气压的大小大约为0.1MPA、所以气缸内径约为1517mm之间。2气缸活塞杆直径气缸活塞杆直径根据公式d=（0.30.5）D确定，则气缸活塞杆直径为7.58.5mm均可。3气缸缸筒的长度气缸缸筒的长度按照最大行程来决定，本次设计的机器人工作行程约为16mm。4气缸的壁厚气缸的壁厚是可以通过公式计算出的厚度要大于缸筒实验压力与缸筒直径的乘积除以2倍的缸筒材料许用压力气缸控制要求在弹奏中有两个重要的量需要控制：音长、音高。音长是钢琴每个琴键发出琴声的时间长度。音高指的是声音的频率，也就是不同的音符。这两个变量的控制是能弹奏出一个优美钢琴曲的关键。弹琴机器人是将乐谱中的乐符转换成了气缸的运动，用气缸运动去模拟人手弹奏。本次设计的弹琴机器人由多个气缸组成每个气缸对应一个琴键，这样首先解决了弹奏的准确性。让每个音符都能在正确的时间被弹奏出，从而组成一首乐曲。但是音乐是有感情的，如果每次按下琴键的时间一样那么听起来会十分机械化。所以我们考虑在气缸每次伸出后增加一个由单片机内部时钟电路控制产生的延时信号，从而达到控制琴键发声时间长短问题。但是因为每首曲子的快慢、演奏速度不同，这个延迟的时长还需要后期慢慢做调试。3硬件设计3.1气管回路的设计如同电路系统一样、气动系统同样重要。压缩空气在气管里充当工作介质传递能量与信号，达到机械输出的目的。在现在许多的自动化领域气动是非常常见且重要的一环。有了单片机的加入，让现在的很多复杂的气动控制系统变得简单，也可以制造出更加有效率、功能更加强大的气动系统。本次气动弹琴机器人考虑采用多个个气缸由单片机控制电磁阀从而操控气缸动作。空气由气泵压缩后进入气管通过电磁阀后到达气缸驱动整个气缸运动，就单一气缸来讲，它的运动状态是由电磁换向阀的电磁铁通电与否以及通电时长来决定的。详细的工作过程为：当气缸受到气体驱动顶出活塞杆来按下电子琴琴键的时候活塞杆会保持伸出的状态，同时单片机的计时器开始进行计时，当时间到达程序设定时间后电磁阀断电气缸的活塞杆收回，等待下一次激发。图3.1.1总体气路示意图图3.1.2气路图3.2单片机的电路设计作为整个系统的处理核心，单片机是整个系统能自动化运行的关键。但是仅仅只有一块单片机是不足以满足整个系统的输入输出信号处理的需求的，首先需要将计算机编写好的程序写入单片机内部，然后对于单片机的复位电路、电源电路、滤波电路等，是组成单片机最小系统。这次对于单片机系统的主要设计问题就是在单片机的输出电流大小和单片机控制电磁阀通电后气缸的活塞杆伸出时长的调整。定时方面后期还需要进行一个调整的原因是需要第一个音符和第二音符间隔一定时间，可能三秒可能五秒可能十秒，所以说这个后期来进行一个调整。关于单片机的输出电流问题也是个重要问题，暂时考虑使用Irf540或者tip41接到单片机的一个引脚上通过引脚进行高电平输出，最终制该电磁阀。3.3 LCD显示屏的电路设计在本次设计中考虑到需要更加直观的看到机器人的运动，添加了一块LCD1602的液晶显示器作为视频输出通过将LCD1602的DB0到DB7接口通过一个排阻并联接到89c52芯片的P0.0到P0.7接口上。排阻一端接上+5V的驱动电流。这是因为一般CPU的IO引脚知驱动能力是20mA以内，假设外设需要高电平30mA才能正常开启道，那么这个IO就无法驱动这个外设。所以需要外部输回电流两部分电流加一起合力驱动。LCD与89c52单片机的接线如图2.2.2.3所示图2.2.2.3 LCD1602接线图4软件设计4.1系统工作流程首先编写一个显示函数模块，用于在LCD屏幕中显示弹琴机器人的工作状态和介绍。显示模块中包括写入命令，下降沿写入函数rs_mode 0为指令，1为数据，发送高四位通过数据口高四位输出，第四位不变让高四位清零，然后让低四位不变使得高四位赋值为value的高四位。接着发送低四位，让低四位不变，高四位赋值为VALUE的低四位。初始化LCD1602液晶显示器包括清屏、显示器开光标关，字符不闪烁，最后字符不动光标右移。指定位置写入字符函数编辑写入地址、限制范围写入数据，写入正行函数使得写入的字符串长度小于16，不足则不覆盖，写入字符串函数包括x坐标，y坐标，字符串，长度等变量，写入数字函数包括x坐标，y坐标，数据，整数长度，小数长度等变量且当整数长度，小数长度=0时候为不显示，小数长度要小于5。然后将显示函数导入主函数在主函数中设设置屏幕中第一第二行的显示框架，设置89c52单片机的延时为1ms，将定时器初始化、T0位中断服务子程序等函数，最后进入主程序，先运行LCD1602液晶显示屏初始化函数然后让定时器初始化，屏幕显示第一行框架显示：“ Dian Zi Qin”屏幕显示第二行框架显示：“Yin Fu:”。再开始一个while的死循环当S1为0，S2、S3为1时运行LCD显示函数中的写入数字函数X坐标为11，Y坐标为1，显示的数据为“1”，电磁阀1打开，所控制的气缸伸出，再运行延迟函数，使得气缸伸出延时一秒后缩回，小数的长度为0。同理当S2为0，S1、S3为1时X、Y小数长度不变数据显示为“2”，同时电磁阀2打开、电磁阀2所控制的气缸伸出，延时一秒后缩回。当S3为0，S1、S2为1时显示数据变成“3”，气缸伸出，延时一秒后缩回。4.2软件设计流程图图4.2 软件设计流程图5.实验结果5.1硬件调试对于本次设计的硬件调试虽然相对简单，但是也是十分之重要的，硬件的组装调试直接影响到整个机器人是否能正常运转，如果某个地方的焊接、组装出了问题，机器可能不能按照理想的状态去运作，甚至不能成功运作、或者电路板被烧坏。所以在焊接时一定要小心谨慎而且要十分细心。我们先将pcb图打印出来，对每一部分的功能模块进行标注，再仔细检查所购买的电子器件是否与设计时选择的一致，如电阻、电容等。然后在草稿上构建电子器件的布局、制定焊接顺序，再按照顺序逐一将元器件焊接到板上，连接在一起。焊接工作完成后，我们又用万用表再次进行检测有无虚焊等问题，确保硬件的组装焊接没有问题再接通电源、烧入程序对机器进行软件部分的测试。5.2软件调试软件部分的调试相对比较简单因为我们采用面向对象的编程方式，将每个部分的功能用函数写出来，比较清晰明了，把LCD的显示程序和主程序用两个文件再导入的方式，确保代码的简洁。编程时使用的主要是keil，代码写完后检查有无错误，无误后将代码编译并烧入单片机进行整体实物测试，关于LCD显示的命令是通过下降沿写入，首先发送高四位的值。通过数据口高四位输出，低四位不变，让原来的高四位清零，然后将输入的值赋值给高四位。机器人在弹奏时也就是气缸的伸出我们将延迟设置为1ms，这样可以更加直观的看到不同气缸的变化。5.3实物展示弹琴机器人的核心部分展示如下图5.3所示。图5.3.1 弹琴机器人控制部分图5.3.2弹琴机器人整体6.结论本次设计的课题是弹琴机器人。它的操作过程是用气泵作为气源动力，气缸作为执行部分来构成的。弹琴机器人的核心系统是用了89c52单片机进行控制，用计算机进行编程，烧入单片机。相比于其他的对机械运动的控制方式，89c52单片机有很好的操作、实用性，而且也十分可靠。89c52单片机的时钟模块、丰富的IO接口、不错的稳定可靠性在对机械运动的控制方面起到了重要的作用。现在的机械自动化技术越来越发达，使用机器人完成的工作越来越多，让现在的机器人更加灵活多样，控制方式也是向着多元化进行发展、升级。单片机在控制机器人的应用中还有很多值得开发的空间。本次设计我主要负责的是制装部分，虽然对专业知识的要求不算太高但是对动手能力的考量还是比较大的。我通过两根PVC管作为琴架的支柱，然后将两根钢条上钻孔、打上自攻螺丝用来固定气缸。在PVC管的顶端锯出一条口将两根钢条的两端插入口中固定，为防止PVC管破裂导致钢条的晃动，不稳定，我在钢条末端预留了两个钻孔方便重新用螺丝将钢条固定在PVC管上。底座方面直接使用了一个纸盒作为底座将PVC管底端插入纸盒，根据气缸的伸缩长度，在纸箱中添加或减少纸张，从而将PVC管的高度抬起或降低，达到调整气缸到钢琴的距离。通过这次毕业设计，我学到很多，也发现了许多自己大学四年来的知识漏洞，认识到了自己的不足。但是为了更加深入的了解，并更好的完成这次设计，我也充分的回顾了之前所学的如单片机、c语言的知识。同时也对国内外研究机器人、机器手的概括有了一定程度的认识。发现了我们在机器人、机器手领域的一些不足和落后。也看到了国外的许多先进技术、思想。总之通过这次弹琴机器人的设计，我受益匪浅，不仅是在网络上，书籍上学习到了不少关于这方面的知识，指导老师也同样教给了我们许多宝贵的东西，这都将对我的未来有着极大的帮助。参考文献1孙选，李国平，王娜.基于微机控制的气动弹琴系统设计J，科技与创新，2007,52(13):7-122戴佳，戴卫恒.89c52单片机C语言应用程序设计M，电子工业出版,2006:25-253白雪冰，张延林，等.单片机原理及应用M，东北林业大学出版,2006:37-404谢运祥，等.电力电子单片机控制技术M，机械工业出版社：欧阳森，2007:52-605楼然苗等.51系列单片机设计实例M,北京航空航天大学出版社：李光飞，2003:78-806孙涛.液压与气动技术M，中南大学出版社:孙涛,2010:33-347范海绍，李方园，零起点学Proteus单片机仿真技术M，机械工业出版社：张鹏，2012，01：468李朝清，单片机原理及接口技术M，北京航空航天大学出版社：王超，2011.01：789杨将新，李华军，刘到骏等.单片机程序设计及应用J，电子工业出版社，2006，33（8）：8-910夏继强，单片机实验与实践教程M，北京航空航天大学出版社：苏兴国，2001.01：102致谢本次毕业设计能够顺利的完成少不了我的指导老师胡老师的细心指导，还有我的同学们的帮助。首先向这次设计的指导老师胡老师表示我最诚挚的谢意。感谢老师在疫情中还坚持抽出时间对我们的进度进行网上监督、时刻关心我们的设计情况。也在监督关心的同时，对我们给予了不少的建议，包括参考资料的寻找，实际操作的难题，论文编写上的问题，老师都一一细心答复。对我们的问题老师都会细心讲解，纠正我们在设计之中出现的错误、感谢老师不仅让我重温了所学的知识，更让我懂得了如何将所学化为所用，将书上的内容带入实际的操作。其次对所有参与过帮助这次毕设的同学，和我的小组成员们表示衷心的感谢。因为本次设计是我在他们的帮助下共同完成的，虽然疫情导致我们的交流沟通出现了困难但是总体来说还是开心愉快的。在本次弹琴机器人的设计中，我去查阅了许多相关的资料、书籍，学习一些以前没接触过的东西，但是这些困难都是可以和同学讨论，或者请教老师来解决的。虽然经历了很多挫折、困难还有疫情的阻挠。但是通过这次设计我的收获还是颇丰的。一方面来说我认识到自己的缺点、不足、与其他更加优秀同学的差距和自己在所学知识上的漏洞。另一方面我的动手能力有了提高，积累了丰富的错误，有了丰富的发现问题、分析问题、解决问题的能力。温习了之前所学、对知识的理解更进一步。为自己以后的工作打下了基础。最后在弹琴机器人的设计中我学会了很多，让我充分体会到了发现问题的分析问题时的艰难和自己解决问题后带来的喜悦。虽然可能这次的设计完成的不是太理想，但是通过这次毕业设计所学到的才是这次毕业设计带来的最大财富，这让我一生受益。本人所学知识不够扎实、知识的理解不够、经验缺乏所以在这次的设计中可能存在一些不足和错误，望各位老师对我进行批评指正。谢谢！附录一、元器件清单名称器件数量U1STC8989c521LCDLCD16021JX2程序下载口1RP1排阻10k1MO_Q1,MO_Q2,MO_Q3三极管s85503U13LM75081S1,S2按键2CX3电容10UF1CX1,CX2电容22PF2LM7805_C1,LM7805_C2,MO_C1,MO_C2,MO_C3电容470UF5MO_R1,MO_R2,MO_R3,MO_R4,MO_R20,MO_R30,V0电阻1K7RX1电阻1K1JX1, MO_J1, MO_J2, MO_J3端子4MO_D1, MO_D2, MO_D3二极管IN40073Y1晶振11.05926KHZ1MO_TIP41,MO_TIP42,MO_TIP43TIP413气缸气缸3电磁阀电磁阀3电线若干附录二、PCB图、原理图1.原理图2.PCB图3. 电路板正面图附录三、主程序、LCD显示程序1.主程序#include "reg52.h"#include "main.h"#include "LCD1602.h" /显示模块函数在LCD1602.c文件中#define TIMER_DELAY(1000) /定时器定时1000us=1ms/屏幕中第一行和第二行显示的框架code char lcd_line0=" Dian Zi Qin "code char lcd_line1=" Yin Fu:- "sbit S1=P13;sbit S2=P14;sbit S3=P15;/STC89系列单片机延时1msvoid delay_ms(unsigned int x)char j=0;while(x-)for(j=0;j<125;j+);/定时器初始化void timer_init() /AUXR &= 0x7F;/定时器时钟12T模式 TMOD &= 0xF0;/设置定时器模式：定时器0方式1TMOD |= 0x01;/设置定时器模式：定时器0方式1EA=1; /开总中断TH0=(65535-TIMER_DELAY)/256; /设置初值TL0=(65535-TIMER_DELAY)%256;ET0=1; /启用定时器中断TR0=1; /开启/T0中断服务子程序void timer0_isr() interrupt 1TH0=(65535-TIMER_DELAY)/256;TL0=(65535-TIMER_DELAY)%256;/主程序void main()lcd_init();/LCD1602液晶显示屏初始化timer_init();lcd_write_line(0,lcd_line0);/屏幕显示第一行框架lcd_write_line(1,lcd_line1);/屏幕显示第二行框架/主循环while(1)S1=0;S2=1;S3=1;lcd_write_num(11,1,1,1,0);delay_ms(1000);S1=1;S2=0;S3=1;lcd_write_num(11,1,2,1,0);delay_ms(1000);S1=1;S2=1;S3=0;lcd_write_num(11,1,3,1,0);delay_ms(1000);2.PCB显示程序#include "LCD1602.h"sbit lcd_port_rs=LCD_PORT_RS;sbit lcd_port_e=LCD_PORT_E;/LCD延时，等待命令执行