引言
單片機可以用匯編語言編程,也可以用高級語言C、Basic編程，也可以用圖形化語言編程。
工業(yè)控制中普遍采用可編程控制器，其CPU模塊內(nèi)的微控制器往往是普通的單片機，而可編程控制器可以梯形圖編程，或者用流程圖編程�，F(xiàn)在的智能教育機器人控制器均用單片機，而這些機器人的編程大多支持流程圖編程。上海廣茂達電子信息有限公司的能力風暴系列機器人采用VJC可視化流程圖與C語言編程；中鳴機器人系列采用機器人快車軟件編程，該軟件也是可視化流程圖與C語言編程；西米亞公司的樂高系列、博思威龍機器人、美國的VEX系列機器人、雙龍公司的機器人DIY系列均可以采用可視化流程圖與C語言編程。而這些機器人的控制系統(tǒng)核心均為單片機。由此可知，普通單片機的開發(fā)一定可以采用流程圖編程。其實，機器人的流程圖編制軟件可以反過來作為相應單片機的編程軟件。下面用一個實例詳細說明單片機如何用圖形化編程。
1 問題描述
某機器上，2臺電機通過滾珠絲杠驅(qū)動工作臺做順序運動，如圖1所示。用單片機系統(tǒng)控制2臺電機，實現(xiàn)規(guī)定的順序動作。當行程開關KX1壓下時，電機D1帶動卡緊機構(gòu)右移，右移到撞塊壓下KX2時，電機D1停轉(zhuǎn)，并且這種狀態(tài)延遲一段時間T1。電機D2按以下順序開始動作：當行程開關KX3壓下時，電機D2帶動工作臺右移，工作臺右移到撞塊壓下KX4時，電機D2停轉(zhuǎn)，并且這種狀態(tài)延遲一段時間T2；然后電機D2反轉(zhuǎn)，帶著工作臺向左返回，工作臺返回左側(cè)壓下KX3時，電機D2停轉(zhuǎn)，同時電機D1反轉(zhuǎn)，松開卡緊機構(gòu)直到KX1壓下，電機D1停轉(zhuǎn)。
圖1 卡緊機構(gòu)和工作臺的順序動作動作
順序如圖2所示。
圖2 動作順序圖
2 單片機控制系統(tǒng)組成
實現(xiàn)上述控制功能的方案有多種，如繼電器接觸器控制系統(tǒng)、可編程序控制器控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)等。本文用單片機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)上述控制動作，單片機控制系統(tǒng)的組成如圖3所示。
圖3 單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
單片機采用Motorola公司的MC68HC11E1。為了仿真實驗的需要，單片機控制系統(tǒng)采用上海廣茂達電子信息有限公司的能力風暴機器人 ASUII中的主控制板。行程開關KX1～KX4用機器人上的碰撞開關來模擬，碰撞開關電路如圖4(a)所示。電機D1、D2用機器人2輪的驅(qū)動電機來模擬，電路如圖4(b)所示。其中，電機驅(qū)動芯片選用的是TI公司的SN754410
圖4 能力風暴機器人上的碰撞開關電路和驅(qū)動電機電路
3 VJC程序流程
使用能力風暴機器人的編程開發(fā)環(huán)境VJC1.6（可以從上海廣茂達電子信息有限公司網(wǎng)站www.grandar.com上下載）編制、調(diào)試和下載程序。針對上述單片機雙電機啟�？刂葡到y(tǒng)，用VJC1.6編制的流程圖如圖5所示。實際的單片機控制系統(tǒng)，只要把相應的傳感器及其驅(qū)動電路、電機及其驅(qū)動電路更改成適應實際對象的元器件，就仍然可以用這種單片機控制板和相應的編程軟件。更進一步的應用可以擴充軟硬件系統(tǒng)。
程序總體為一循環(huán)程序。在每一次循環(huán)中，依次檢測4個碰撞開關，按照電機的動作順序要求啟動或停止電機。程序模塊的使用和變量的設置方法此處從略，請參見說明書，或與上海廣茂達電子信息有限公司聯(lián)系。
圖5的流程圖在VJC1.6環(huán)境下可以轉(zhuǎn)化為C語言程序，具體可參看VJC1.6的使用。
在VJC1.6環(huán)境下編制的程序，無論是流程圖還是C語言程序，均可以直接下載到單片機的閃存或EEPROM中，這也是這種編程和開發(fā)方法受到人們歡迎的原因。但是目前這種方法僅用在以單片機為核心的智能機器人的程序開發(fā)之中，還沒有專門用于單片機開發(fā)的這種圖形化編程環(huán)境，相信不久的將來就會出現(xiàn)這種方法。
圖5 雙電機啟停控制部分流程圖
結(jié)語
這里單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的功能就相當于一個可編程控制器系統(tǒng)，而且編程語言是流程圖語言。可見，某些單片機系統(tǒng)略加擴充就可以成為一個可以使用流程圖編程、C語言編程和匯編語言編程的功能相當完備的可編程控制器，從而與現(xiàn)有的可編程控制器在工業(yè)控制領域并駕齊驅(qū)。
參考文獻
[1] 上海廣茂達電子信息有限公司. 能力風暴智能機器人開發(fā)系統(tǒng)VJC1.0使用手冊，2003.
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[3] 謝宋和，宋寅卯，路康，等.Motorola單片機原理及應用系統(tǒng)開發(fā)技術[M].北京： 北京航空航天大學出版社，1999.
劉廣瑞（博士、副教授），主要研究方向為自動控制理論、機器人控制、流體傳動與控制、可編程序控制器與現(xiàn)場總線、數(shù)控機床等；
吳文靜（研士），主要研究方向為數(shù)字液壓技術。
