带有Start/Reset/Stop/Rotate/Main motor runs命令的二自由度自动进样器(Version1.0)

比眉伴天荒 2021-12-24 07:19 152阅读 0赞

#include <STC89C5xRC.h>
    char tcount = 0;
    char step = 0;//记录主电机走过的步数(走过的步数=step/2)
    char buf[30];//存放命令
    int en = 0;//en = 1 -> 系统工作, en = 0 -> 系统停止
    int k = 0;
    int len = 0;
    int re = 0;//复位信号, 1 -> 复位, 0 -> 不复位
    int direction = 0;//0 -> 顺时针, 1 -> 逆时针
    int step_B = 0;//命令要求主电机转的步数
    int motorRun = 0;// 1 -> 按命令转相应步数, 0 -> 无动作
    
    void delay()
    {
        int i,j;
    	for(i = 0; i < 40; i++)
    	    for(j = 0; j < 40 ; j++)
            {
    		    ;//为针臂步进电机提供时延
    		}
    }
    void delay2()//针臂在底部停留时延
    {
        int i,j;
    	for(i=0;i<800;i++)
    	    for(j=0;j<800;j++)
    		{
    		    ;
    		}
    }
    void motor_Control(int steps)//控制主转盘电机转动指定步数
    {
        int i;
    	for(i = 0; i < steps; i++)
    	{
    	    P20 = 0;
    		delay();
    		P20 = 1;
    		delay();
    	}
    }
    void timer0() interrupt 1
    {
    	int i = 0;
    	if(step == 0)
    	{
    		if(direction == 0)
    		{
    			P21 = 0;//顺时针
    		}
    		else if(direction == 1)
    		{
    			P21 = 1;//逆时针
    		}
    	}
        TR0 = 0;//关闭定时器0
        TH0 = 0x3c;
    	TL0 = 0xB0;//50ms
    	if(re == 1)//复位信号起作用
    	{
    		re = 0;
    		//针臂移至上限位, 转盘转回0号瓶
    		P03 = 0;//往上转
    		while(P01 == 1)//若未到上限位置,P0.1接单片机P01
    		{
    		    P22 = 0;
    			delay();
    			P22 = 1;	
    			delay();
    		}
    		while(P00 == 1)//若未到0号瓶位置
    		{
    			P20 = 0;
    			delay();
    			P20 = 1;
    			delay();
    		}
    		//霍尔传感器有误差, 还差2.5格左右, 再发20个脉冲
    		if(P21 == 1)//转盘逆时针转过来
    		{
    			while(i++ < 20)
    			{
    				P20 = 0;
    				delay();
    				P20 = 1;
    				delay();
    			}
    		}
    		else if(P21 == 0)//转盘顺时针转过来
    		{
    			while(i++ < 22)
    			{
    				P20 = 0;
    				delay();
    				P20 = 1;
    				delay();
    			}	
    		}
    		tcount = 0;
    		en = 0;
    		step = 0;
    		goto END;
    	}
    	if(motorRun == 1)//电机按要求转命令起作用
    	{
    		motorRun = 0;
    		step = 0;
    		tcount = 0;
    		en  = 0;
    		motor_Control(step_B);
    		step_B = 0;
    		goto END;
    	}
    	tcount++;
    	if(tcount == 2)//100ms = 0.1s
    	{
    	    P20 = ~P20;//P20翻转，相当于发送脉冲
    		tcount = 0;
    		step ++;
    		if(step / 2 == 8)//电机走了8步(经历了8次高低电平的转换)
    		{
    		    step = 0;//将步数归零
                //P1.3=1代表向下，P1.3=0代表向上
    	        P03 = 1;//往下转,P13接单片机P03
    			while(P02 == 1)//若未到下限位置,P0.2接单片机P02
    			{
    			    P22 = 0;
       			    delay();
    				P22 = 1;
    				delay();
    			}
                delay2();//针臂在底部停留片刻
    			P03 = 0;//往上转
    			while(P01 == 1)//若未到上限位置,P0.1接单片机P01
    			{
    			    P22 = 0;
    				delay();
    				P22 = 1;
    				delay();
    			}
    		}
    	}//1000ms = 1s 发送一个完整的脉冲
    END: ;
    	TR0 = 1;//开启定时器0
    }
    
    void UART_INT() interrupt 4//串行通信中断处理程序
    {
        int len = 0;
        int j = 0;
        if(RI == 1)//如果收到数据
        {
            if(k == 30)
            {
                k = 0;//防止越界访问
            }
            RI = 0;
            buf[k++] = SBUF;//将数据接收下来
            if(buf[k - 1] == 'E')//到达结尾
            {
                len = k - 1;//记录数据长度
                k = 0;
                if(len == 6)
                {
                    if(buf[0] == 'S' && buf[1] == 't' && buf[2] == 'a' && buf[3] == 'r' && buf[4] == 't' && buf[5] == '.')
                    {
                        //Start命令(开机)
                        en = 1;
                        P27 = 0;//D8亮
                        P26 = 1;
                        P25 = 1;
                        P24 = 1;
                        //再将en的值传回去
                        SBUF = en + 48;
                    }
                    else if(buf[0] == 'R' && buf[1] == 'e' && buf[2] == 's' && buf[3] == 'e' && buf[4] == 't' && buf[5] == '.')//主转盘回到原始位置，针臂抬到最高位置
                    {
                        //Reset命令(复位命令)
                        en = 1;
                        P27 = 1;
                        P26 = 0;//D7亮
                        P25 = 1;
                        P24 = 1;
                        SBUF = en + 48;
    					re = 1;//复位信号
                    }
                }
                else if(len == 5)//停机命令
                {
                    if(buf[0] == 'S' && buf[1] == 't' && buf[2] == 'o' && buf[3] == 'p' && buf[4] == '.')
                    {
                        //Stop命令(停机命令)
                        en = 0;
                        P27 = 1;
                        P26 = 1;
                        P25 = 0;//D6亮
                        P24 = 1;
                        SBUF = en + 48;
                    }
                }
                else if(len == 19)//要求主转盘转动相应格数(>=10)
                {
                    if(buf[0] == 'M' && buf[1] == 'a' && buf[2] == 'i' && buf[3] == 'n' && buf[4] == ' ' && buf[5] == 'm' && buf[6] == 'o' && buf[7] == 't' && buf[8] == 'o' && buf[9] == 'r' && buf[10] == ' ' && buf[11] == 'r' && buf[12] == 'u' && buf[13] == 'n' && buf[14] == 's' && buf[15] == ' ' && buf[18] == '.')
                    {
                        //Main motor runs命令，比如Main motor runs 22.
                        if(buf[16] >= '1' && buf[16] <= '9' && buf[17] >= '1' && buf[17] <= '9')//确定发来的步数是数字
                        {
                            en = 1;
                            P27 = 1;
                            P26 = 1;
                            P25 = 1;
                            P24 = 0;//D5亮
                            SBUF = en + 48;
    						step_B = 8 * (((buf[16] - 48) * 10 + (buf[17] - 48)));
    						motorRun = 1;
                        }
                    }
                }
    			else if(len == 18)//要求主转盘转动相应格数(<=9)
    			{
    				if(buf[0] == 'M' && buf[1] == 'a' && buf[2] == 'i' && buf[3] == 'n' && buf[4] == ' ' && buf[5] == 'm' && buf[6] == 'o' && buf[7] == 't' && buf[8] == 'o' && buf[9] == 'r' && buf[10] == ' ' && buf[11] == 'r' && buf[12] == 'u' && buf[13] == 'n' && buf[14] == 's' && buf[15] == ' ' && buf[17] == '.')
                    {
                        //Main motor runs命令，比如Main motor runs 22.
                        if(buf[16] >= '1' && buf[16] <= '9')//确定发来的步数是数字
                        {
                            en = 1;
                            P27 = 1;
                            P26 = 1;
                            P25 = 1;
                            P24 = 0;//D5亮
                            SBUF = en + 48;
    						step_B = 8 * (buf[16] - 48);
    						motorRun = 1;
                        }
                    }		
    			}
    			else if(len == 9)//要求主转盘转动的方向
    			{
    				//Rotate 0/Rotate 1命令
    				if(buf[0] == 'R' && buf[1] == 'o' && buf[2] == 't' && buf[3] == 'a' && buf[4] == 't' && buf[5] == 'e' && buf[6] == ' ' && buf[8] == '.')
    				{
    					if(buf[7] == '0')
    					{
    						direction = 0;//顺时针
    					}
    					else if(buf[7] == '1')
    					{
    						direction = 1;//逆时针
    					}
    				}
    			}
            }
        }
        else if(TI == 1)//如果发送数据完毕
        {
            TI = 0;
        }
    }
    
    int main()
    {
        TMOD = 0x21;
    	TH0 = 0x3C;
    	TL0 = 0xB0;
    	IE = 0x92;
    	P20 = 0;//给虚拟接口卡P1.0发脉冲，以驱动主转盘步进电机
    	P22 = 0;//给虚拟接口卡P1.2发脉冲，以驱动针臂步进电机
    	TR0 = 1;//启动定时器0
    	//
    	SCON = 0x50;
    	TH1 = 0xe6;
    	TL1 = 0xe6;
    	TR1 = 1;//启动定时器1
    	RI = 0;
    	TI = 0;
    	IP = 0x10;//提升串口中断的优先级
    	P21 = 0;//主转盘电机方向, 默认为顺时针
    	while(1)
    	{
    	    //如果en = 1开启timer0的中断, 否则将timer0的中断关闭
    		if(en == 1)
    		{
    			IE = 0x92;
    		}
    		else if(en == 0)
    		{
    			IE = 0x90;
    		}
    	}
    }
    /*
    P1.0：转盘电机Pulse信号
    P1.1：转盘电机Dir -> P21
    P1.2：针臂电机Pulse
    P1.3：针臂电机Dir
    P0口：输出口，连接虚拟软件中的传感器信号
    P0.0：霍尔传感器信号，平时为高电平，有效时为低电平 -> P00
    P0.1：针臂上限位信号
    P0.2：针臂下限位信号
    
    */

硬件环境: 8051MCU + Lenovo Y7000(Intel i5 - 8300H @2.30GHz + 16G 2667MB memory) + 虚拟接口卡(学校老师提供).

软件环境: Keil + AutoExampler.exe(学校老师提供) + stc-isp.

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虚拟接口卡与8051MCU接口连接情况:

P1.0：转盘电机Pulse信号 -> P20

P1.1：转盘电机Dir -> P21

P1.2：针臂电机Pulse -> P22

P1.3：针臂电机Dir -> P03

P0.1：针臂上限位信号 -> P01

P0.2：针臂下限位信号 -> P02

P0.0: 霍尔传感器信号 ->P00

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通信协议处理:

在每条命令后,必须加".E", 这将作为数据包尾处理.

Start.E -> 系统开始工作.

Stop.E -> 在系统已经开始工作的基础上, 待主转盘走完一整格 ,针臂抬至上限位, 系统停止工作.

Reset.E ->针臂抬至上限位处, 主转盘转至0号瓶位置

Rotate 0/1.E ->只有当完整的一次序列动作后, 才可改变主转盘旋转方向

Main motor runs ××.E命令 -> 主转盘根据要求旋转N格, 之后系统停止工作, 等待下一命令的到来.

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一次完整的序列动作:

主转盘旋转8格 -> 针臂从上限位移动至下限位 -> 针臂静止一段时间 -> 针臂从下限位移动至上限位

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心得体会:

完成这样一个程序的设计并不是件容易的事情. 在程序实现前, 须分别实现各功能模块的功能-----只有这样, 才能在技术上做到畅通无阻. 表面上看一次完整的序列动作十分简单, 但涉及到两个中断源的处理时, 问题便会变得棘手. 在提高串口中断优先级前, 我遇到了很多目前无法合理解释的问题: 这是因为我没有足够的硬件知识储备, 所以对8051MCU的使用仅仅停留在软件层面. 这是不可取的. 希望各位像我一样的同学们多多加强对硬件知识的学习, 做到"软硬皆通". 另外也十分欢迎各位同仁对我的程序进行多角度的测试 并对我的错误进行指正, 感谢各位.

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联系方式: QQ: 377539288 好梦成真

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备注: 定时器中断处理序列动作的问题可参考我的博文"二自由度自动进样器动作序列实现".

串口接收复杂命令的问题可参考我的博文"8051单片机串口复杂命令接收与解析".