2022年甘肃省职业院校技能大赛（中职组）单片机控制装置安装与调试项目A 任务书

-10-一、工作任务及要求请在4小时（240分钟）内，使用亚龙YL-236型单片机应用实训考核装置制作完成抓娃娃机模拟系统，具体要求如下：1．请仔细阅读并理解抓娃娃机模拟系统的控制要求和有关说明，根据理解，选择所需要的控制模块和元器件。2．在赛场提供的图纸上，根据控制要求正确画出抓娃娃机模拟系统的模块接线图，并在标题栏的“设计”栏填写你的竞赛工位号。3．根据画出的模块接线图，正确连接抓娃娃机模拟系统的电路。4．请编写抓娃娃机模拟系统的单片机控制程序，存放在“D”盘中以场次、工位号命名的文件夹内，如第二场01工位号，可以按照所示这种格式命名，D:\2-01。5．请调试编写的程序，检测和调整有关元器件设置，完成抓娃娃机模拟系统的整体调试，使该抓娃娃机模拟系统能实现规定的控制要求，并将相关程序“烧入”单片机中。

二、机械手系统描述及有关说明图2-1YL-G001装置结构示意图接料斗图2-1所示是YL-G001装置结构示意图，主要包含机架、搬运机构及接供料机构。接料斗其中：1．机架主要功能是支撑起整个系统。2．搬运机构主要功能是在系统程序控制下通过相关元器件有效配合完成手爪对物料的抓取、搬运及放料等动作。3．接供料机构主要功能是使物料能顺利导落，并能感测有无物料。4．搬运机构主要由行程开关，滚珠丝杆，气动手爪，光纤传感器，导气缸，直流电动机，继电器，单线圈电磁阀，双线圈电磁阀构成。5．行程开关共有五个，从左到右分别为：左限位行程开关、三工位限位开关、二工位限位开关、一工位限位开关、右限位行程开关。左、右限位行程开关用来限制手爪的行程范围，一、二、三工位限位开关用来定位手爪位置，一、二工位限位开关分别与供料斗下方的两个物料检测光电传感器在垂直方向上对应，三工位限位开关与接料斗右端在垂直方向上对应，根据控制要求，这些行程开关位置可能需要调整。6．滚珠丝杆在直流电机的带动下带动手爪的水平运动。7．双线圈电磁阀控制气动手爪夹紧与放松。8．光纤传感器感测手爪上是否有物体。9．单线圈电磁阀控制手爪的上升与下降。10．直流电机正反转、电磁阀的导通与断开由五个继电器来控制。该装置由X轴和Y轴以及两个取料口一个放料口组成，其中X轴是由一台直流24V减速电机、丝杆以及5个行程开关（最两边的是越程保护，中间三个分别作为3个工位限位开关并引出到接线端子）组成；Y轴则由电磁换向阀来驱动气缸来实现Y轴的上下动作，并且气缸上都有上下到位的磁性传感器（传感器引出到接线端子），气缸上装有一只Y型气缸来驱动手爪来实现物料的抓取和放开并且手爪上面装有一个磁性开关来判断手爪是否夹紧，手爪上还装有一个光纤传感器（灵敏度可通过光纤放大器来调节）用来判断手爪上是否有物料；两个取料口下方各配一只光电传感器（均可通过传感器自身的旋钮来调节灵敏度），用来判断工位上是否有物料；另外该装置需要提供气压来驱动气缸。该装置一共有9个传感器信号，5个电磁阀驱动信号，均为24V电平，所以在使用时单片机要采集该装置的传感器信号就需要用“MCU10传感器配接模块”将24V电平转换成5V电平，5个电磁阀则由“MCU05继电器模块”来中继，用5V电平来驱动继电器来实现电磁阀的驱动；具体的接法请看接线图。该装置的1号端子和2号端子是供电端子，需接入直流24V电源，请注意红色端子为正极，黑色端子为负极，请勿接反！3号端子为空；4号至12号端子为9个传感器信号端子，13至17号端子为5个电磁阀驱动端子。三、抓娃娃机模拟系统相关说明（一）组成与功能描述某电玩生产厂商欲生产一款抓娃娃机，玩家投入硬币后通过操作面板控制抓取机构抓取目标。抓娃娃机模拟系统由操作面板、显示系统、娃娃储备箱、抓取机构、输出机构、投币系统等六部分组成，其结构示意图如图3-1所示。图3-1抓娃娃机模拟系统示意图（二）组成模块及相关说明1、操作面板指令模块中的独立式按键SB1、SB7两个按键分别为“下降”键、“确认”键。2、显示系统显示系统由液晶显示器、数码管显示器组成。（1）用显示模块中的128×64液晶屏作为该系统的液晶显示器，用于提醒玩家进行相关操作。（2）用显示模块中的8位数码管作为该系统的数字显示器，用于实时显示当前币数。3、娃娃储备箱用于储备娃娃（用白、黄两种颜色的球代表娃娃），该储备箱底部带识别功能，能检测出箱内是否有娃娃，在系统中，机械手工位一和工位二表示娃娃储备箱。4、抓取机构抓取机构由YL-G001型智能物料搬运装置来模拟，示意图如图3-2所示。图3-2抓娃娃机模拟系统示意图5、投币系统由按键来模拟，独立按键SB3按键每按下一次代表投币一枚。6、输出机构用于模拟当玩家抓中娃娃后，从娃娃机箱内出口处将娃娃传送至箱外。

四、抓娃娃机模拟系统制作要求（一）根据要求，绘制出系统模块级电路图。（二）按照所绘制的系统电路，在YL-236设备上完成系统的电路正确连接。（三）系统初始化合上空气开关，打开电源开关后系统上电，进入系统初始化，初始化具体要求如下：1、128×64液晶显示器显示界面如图4-1所示，直至机械手初始化完成。（注：本系统中液晶显示的所有文字、符号的字体、大小、位置均不作要求，显示正确内容即可。）图4-1初始化液晶显示界面2、数码管显示器各位显示的内容如图4-2所示。（注：本任务书中数码管示意图灰色段表示该段不亮，黑色段表示该段亮）以下图案整体亮0.5秒灭0.5秒然后一直点亮如图所示，直至机械手初始化完成。图4-2数码管显示器初始化各位显示的内容3、机械手初始化操作：机械手复位至工位三正上方，手抓上升并处于张开状态。（四）投币系统初始化结束以后，数码管显示内容如图4-3所示。图4-3数码管实时显示投币数量若娃娃箱内检测到无娃娃时显示内容如图4-4所示（系统暂停服务!）且不能进行后续任何操作直到箱内自动检测到有娃娃。图4-4液晶显示暂停服务有娃娃时液晶界面显示内容如图4-5所示（请投币吧！按确认键完成）。图4-5液晶显示投币提示界面 右侧两位数实时显示当前币数（每按下一次SB3按键，该数加1）。 若当前币数大于0，则按下“确认”键投币完成，否则继续等待按下SB3按键投币，币值表示可以抓取几次。（五）抓取1、准备抓取投币完成后，机械手臂在工位一、二上来回循环移动。且液晶显示器显示抓取提示界面，如图4-6所示。图4-6液晶显示器显示提示界面2、抓取按下独立式键盘中的“下降”键，当前币数自减1且抓取机构开始下降（下降过程过仍需保持手臂在工位一、二之间来回循环移动），下降至最底端时手抓自动闭合后上升至顶端。（六）核算若手抓内无娃娃且当前币数为零，则液晶屏显示如图4-7所示且3S后抓取机构复位至工位三上方，处于张开状态并转至投币环节。若手抓内无娃娃且当前币数大于