西電A測-自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)

題目介紹：有一個(gè)自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的項(xiàng)目，系統(tǒng)由顏色識(shí)別系統(tǒng)，履帶傳送系統(tǒng)和機(jī)械臂分揀系統(tǒng)構(gòu)成。該項(xiàng)目利用紅、綠、藍(lán)三色木塊代表不同貨物種類，能夠通過對貨物種類的自動(dòng)判斷，對不同貨物進(jìn)行智能分揀。
測試時(shí)，將紅、綠、藍(lán)三色木塊間隔放在履帶上，要求在規(guī)定的秒數(shù)內(nèi)將木塊輸送到顏色識(shí)別區(qū)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。如果當(dāng)前木塊是規(guī)定的目標(biāo)顏色，則啟動(dòng)機(jī)械臂進(jìn)行分揀，將其從履帶上取下放在測試前現(xiàn)場指定的位置。其他顏色木塊不做分揀，直接傳送到履帶末端。

前言

此文章針對XDer A測，寫在這里，供大家做A測時(shí)學(xué)習(xí)參考，本人代碼文件名后綴帶有l(wèi)wy，只在CSDN上發(fā)表過，其他平臺(tái)非本人上傳，轉(zhuǎn)載請包含出處。
STM32學(xué)習(xí)不易，系統(tǒng)學(xué)習(xí)STM32知識(shí)見B站正點(diǎn)/野火視頻。第一次寫blog，若有bug，請海涵，同時(shí)望及時(shí)告知更正。

目錄

• 西電A測-自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)
• • 前言
  • 一，軟件下載安裝
  • 二，驅(qū)動(dòng)安裝
  • 三，軟件基礎(chǔ)操作：
  • 四，STM32L476介紹
  • 五，lwy代碼重要部分的解釋
  • • 5.1 顏色識(shí)別TCS230
    • 5.2 電機(jī)控制MX1616
    • 5.3 機(jī)械臂舵機(jī)控制SSC32
  • 六，步驟
  • 七，注意事項(xiàng)

一，軟件下載安裝

本人使用CUBEMX+KEIL5，所以此教程需要安裝：
KEIL5，KEIL5中STM32L4庫，CUBEMX，CUBEMX中STM32L4的HAL庫包

KEIL5下載：下載+破解，安裝步驟：自己搜視頻 或B站野火/正點(diǎn) STM32視頻

KEIL5安裝后需要STM32L4系列庫，下載地址：請點(diǎn)擊STM32

下載到電腦文件為：Keil.STM32L4xx_DFP.2.6.1.pack。雙擊它，然后Next


正確安裝，成功后雙擊KEIL打開 device中顯示出STM32L4 Series：

CUBEMX下載：TI官網(wǎng)+csdn搜下載教程

CUBEMX安裝后需要STM32L4系列的HAL庫包：雙擊軟件 CUBEMX 后點(diǎn)擊

找到STM32L4，安裝你想要的版本（選擇對應(yīng)版本前面的正方形框選中后，點(diǎn)擊下面INSTALL Now）

正確安裝后顯示為綠色(頁面如下)：

二，驅(qū)動(dòng)安裝

串口驅(qū)動(dòng)
安裝串口驅(qū)動(dòng)是為了使用串口通信模塊，使單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過串口通信模塊，發(fā)送到電腦端；或者數(shù)據(jù)通過電腦發(fā)送給單片機(jī)。安裝老師A測群中文件：

此實(shí)驗(yàn)使用軟件SSC-32 Servo Sequencer Utility.exe，通過串口通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送到綠色開發(fā)板用來控制機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)的位置。

stlink驅(qū)動(dòng)
安裝步驟見：鏈接
安裝STLINK驅(qū)動(dòng)是為了可以正常下載程序燒錄到開發(fā)板，代碼通過STCLK 和STDIO引腳下載。

正確安裝stlink驅(qū)動(dòng)后，插上開發(fā)板，設(shè)備管理器，顯示如下：STM32 STLINK / STM32 Debug

3. Windows上下載串口調(diào)試助手：（非必須）

三，軟件基礎(chǔ)操作：

STLINK 下載程序：選擇圖示魔術(shù)棒Options for target

在下圖中點(diǎn)擊Debug

點(diǎn)擊下圖中Settings

選擇ST-LINK，SW。前述正確安裝STLINK驅(qū)動(dòng)后，在下圖SW Device中會(huì)顯示Device中顯示名稱(可能和我的信息不一樣)

四，STM32L476介紹

這個(gè)才是STM32L476的引腳順序，不是開發(fā)板上標(biāo)的字母，接線一定盯著上面這張圖！

上圖中，引腳接線整理如下：



開發(fā)板實(shí)物圖：可以參考需要接線的引腳

五，lwy代碼重要部分的解釋

后綴含lwy為本人自己添加的文件，內(nèi)部已添加注釋。

Main.c文件（不斷修改，可能和圖中一些細(xì)節(jié)不一樣）：

5.1 顏色識(shí)別TCS230

對于TCS230來說，當(dāng)選定一個(gè)顏色濾波器時(shí)，它只允許某種特定的原色通過，阻止其它原色的通過。例如：當(dāng)選擇紅色濾波器時(shí)，入射光中只有紅色可以通過，藍(lán)色和綠色都被阻止，這樣就可以得到紅色光的光強(qiáng)；同理，選擇其它的濾波器，就可以得到藍(lán)色光和綠色光的光強(qiáng)。通過這三個(gè)光強(qiáng)值，就可以分析出反射到TCS230傳感器上的光的顏色。TCS230傳感器有紅綠藍(lán)和清除4種濾光器，可以通過其引腳 S2 和 S3 的高低電平來選擇濾波器模式，如下圖。

L表示低電平，H表示高電平
當(dāng)被測物體反射光的紅、綠、藍(lán)三色光線分別透過相應(yīng)濾波器到達(dá)TAOS TCS230RGB感應(yīng)芯片時(shí)，其內(nèi)置的振蕩器會(huì)輸出方波，方波頻率與所感應(yīng)的光強(qiáng)成比例關(guān)系，光線越強(qiáng)，內(nèi)置的振蕩器方波頻率越高。TCS23傳感器有一個(gè)OUT引腳，它輸出信號(hào)的頻率與內(nèi)置振蕩器的頻率也成比例關(guān)系，它們的比率因子可以靠其引腳S0和S1的高低電平來選擇，如下圖。

在CUBEMX中配置時(shí)鐘樹，定時(shí)器TIM4 如下：

$$f_0=\frac{TIM4時(shí)鐘}{Prescaler?CounterPeriod}=\frac{80MHz}{2000?4000}=10Hz$$
解釋：上圖中配置TIM4時(shí)鐘=80MHz，開一個(gè)定時(shí)器TIM4，分頻后為10Hz，即間隔1/10Hz =0.1s觸發(fā)一次中斷，在中斷服務(wù)函數(shù)中改變顏色濾波器并進(jìn)行計(jì)算處理。
同時(shí)需要開啟一個(gè)定時(shí)器TIM3，采集顏色傳感器TCS230引腳OUT信號(hào)，捕獲方波脈沖個(gè)數(shù)：

HAL配置的參數(shù)在下圖代碼中可以體現(xiàn)：

需要自己寫的TCS230顏色識(shí)別代碼如下(colorHALbylwy.c)：

上述芯片原理介紹參考原文鏈接為：鏈接1
鏈接2

5.2 電機(jī)控制MX1616

電機(jī)通過PWM控制即改變方波占空比，占空比越大，速度越快。使用TIM2配置引腳PA0輸出PWM方波。

通過CUBEMX配置產(chǎn)生方波，方波頻率：
$$f_1=\frac{TIM2時(shí)鐘}{Prescaler?CounterPeriod}=\frac{80MHz}{2000?4000}=10Hz$$
需要自己寫的電機(jī)控制代碼如下：


其中函數(shù)HAL_TIM_SET_COMPARE用來設(shè)置傳送帶運(yùn)動(dòng)速度。

5.3 機(jī)械臂舵機(jī)控制SSC32

綠色開發(fā)板如下：


USB SSC32路舵機(jī)控制是專為人形機(jī)器人、蜘蛛機(jī)器人、機(jī)械手等多舵機(jī)使用而量身定做的多路舵機(jī)控制器。該控制器不但保留了原版的所有功能，還在原版的基礎(chǔ)上作了升級(jí)，將原來的RS232串口改成了USB接口，方便電腦沒有串口的用戶使用。控制器還增加藍(lán)牙接口，可實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制。USBSSC32路舵機(jī)控制控制方式包括實(shí)時(shí)、定時(shí)、定速控制等。
單個(gè)舵機(jī)和舵機(jī)群運(yùn)動(dòng)命令：
# <ch> P <pw> S <spd>… # <ch> P <pw> S <spd> T <time><cr>
<ch> ：舵機(jī)通道號(hào)，值為0 – 31。
<pw> ：脈沖寬度，單位微秒（us），值為500 – 2500。
<spd> ：單通道的運(yùn)動(dòng)速度，單位us/秒。(可選)
<time> ：所有通道的速度，單位毫秒（ms），最大65535。(可選)
<cr> ：結(jié)束回車符，ASCII碼中的13。(必選)
<esc> ：取消當(dāng)前的命令，ASCI碼中的27。


舵機(jī)0，1，2，3，4,5移動(dòng)到1500位置，同時(shí)在1000ms內(nèi)完成，這個(gè)命令能協(xié)調(diào)多個(gè)舵機(jī)的速度，即使多個(gè)舵機(jī)的初始位置相差很遠(yuǎn)，都可以使他們同時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)停止到指定位置上。P后面的數(shù)字代表舵機(jī)的絕對角度，每組設(shè)備參數(shù)不同，需要借助軟件SSC-32 Servo Sequencer Utility調(diào)整，需要自己寫的機(jī)械臂抓取代碼如下(ssc32hal.c)：

軟件SSC-32 Servo Sequencer Utility頁面：

SSC32舵機(jī)詳細(xì)介紹見：鏈接

六，步驟

正確并且成功安裝軟件及驅(qū)動(dòng)

對應(yīng)引腳正確接線

測試代碼能否編譯下載

調(diào)節(jié)傳送帶速度參數(shù)，觀察傳送帶速度變化是否與預(yù)期相符，若是傳送帶不動(dòng)或速度不變，重新檢查步驟1-3

改代碼，在while循環(huán)內(nèi)識(shí)別的顏色應(yīng)與測試要求一致

借助軟件SSC-32 Servo Sequencer Utility調(diào)節(jié)機(jī)械臂參數(shù)，并將參數(shù)更新到ssc32hal.c文件中。

七，注意事項(xiàng)

（對于新手，注意事項(xiàng)挺多的，累了，有機(jī)會(huì)就添加）

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• 西電A測-自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)
• • 前言
  • 一，軟件下載安裝
  • 二，驅(qū)動(dòng)安裝
  • 三，軟件基礎(chǔ)操作：
  • 四，STM32L476介紹
  • 五，lwy代碼重要部分的解釋
  • • 5.1 顏色識(shí)別TCS230
    • 5.2 電機(jī)控制MX1616
    • 5.3 機(jī)械臂舵機(jī)控制SSC32
  • 六，步驟
  • 七，注意事項(xiàng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【西电A测：设计和制造一款自动货物分拣系统】的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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