# 第一百一十一节： 工业自动化设备的开关信号的运动控制 ## 【111.1 开关信号的运动控制。】  上图 111.1.1 独立按键  上图 111.1.2 LED 电路  上图 111.1.3 有源蜂鸣器的电路 本节涉及的知识点有，switch 的过程控制，时间延时，开关感应器的软件滤波，工件计数器，以及整体的软件框架。 现在有一台设备，水平方向有一个滑块，能左右移动，滑块上安装了一个能垂直伸缩的 “机械手”。按下启动按键后，滑块先从左边往右边移动，移到最右边碰到 “右感应器” 后，滑块上的 “机械手” 开始往下移动 2 秒，移动 2 秒后开始原路返回，“机械手” 向上移动，碰到 “上感应器” 后，滑块开始往左边移动，移动 3 秒后默认已经回到原位最左边，此时 “计数器” 累加 1，完成一次过程，如果再按下启动按键，继续重复这个过程。 这个设备用了 2 个气缸。1 个 “水平气缸” 驱动滑块水平方向的左右移动，当控制 “水平气缸” 的输出信号为 0 时往左边跑，当控制 “水平气缸” 的输出信号为 1 时往右边跑。另 1 个 “垂直气缸” 驱动 “机械手” 的上下移动，当控制 “垂直气缸” 的输出信号为 0 时往上边跑，当控制 “垂直气缸” 的输出信号为 1 时往下边跑。 这个设备用了 2 个开关感应器。分别是 “右感应器” 和 “上感应器”。当感应器没有被碰到的时候信号为 1，当感应器被碰到的时候信号为 0。 这个设备用了 1 个独立按键。控制运动的启动。 2 个气缸是输出信号，用 P1.4 和 P1.5 所控制的两个 LED 模拟。2 个开关感应器是输入信号，用 K2 和 K3 这两个独立按键模拟。1 个独立按键用 K1 按键。如上图。 ```c #include "REG52.H" #define KEY_VOICE_TIME 50 #define KEY_FILTER_TIME 25 #define SENSOR_TIME 20 //开关感应器的“滤波”时间 void T0_time(); void SystemInitial(void); void Delay(unsigned long u32DelayTime); void PeripheralInitial(void); void BeepOpen(void); void BeepClose(void); void GoLeft(void); //“水平气缸”往左跑 void GoRight(void); //“水平气缸”往右跑 void GoUp(void); //“垂直气缸”往上跑 void GoDown(void); //“垂直气缸”往下跑 void VoiceScan(void); void SensorScan(void); //开关感应器的消抖，在定时中断里调用处理 void KeyScan(void); void KeyTask(void); void RunTask(void); //运动控制的任务函数 sbit P1_4 = P1^4; //水平气缸的输出 sbit P1_5 = P1^5; //垂直气缸的输出 sbit P3_4 = P3^4; //蜂鸣器的输出口 sbit KEY_INPUT1 = P2^2; //【启动】按键K1的输入口。 sbit SensorRight_sr = P2^1; //右感应器的输入口 sbit SensorUp_sr = P2^0; //上感应器的输入口 volatile unsigned char vGu8SensorRight = 0; //右感应器经过滤波后的当前电平状态。 volatile unsigned char vGu8SensorUp = 0; //上感应器经过滤波后的当前电平状态。 volatile unsigned char vGu8BeepTimerFlag = 0; volatile unsigned int vGu16BeepTimerCnt = 0; volatile unsigned char vGu8KeySec = 0; unsigned char Gu8RunStart = 0; //启动的总开关 unsigned char Gu8RunStatus = 0; //运动的状态，0为停止，1为运行 unsigned int Gu16RunCnt = 0; //计数器 unsigned int Gu16ReturnLeftTime = 3000; //水平往左跑的延时变量，默认为3秒 unsigned int Gu16GoDownTime = 2000; //垂直往下跑的延时变量，默认为2秒 volatile unsigned char vGu8RunTimerFlag = 0; //用于控制运动过程中的延时的定时器 volatile unsigned int vGu16RunTimerCnt = 0; void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while (1) { KeyTask(); //按键的任务函数 RunTask(); //运动控制的任务函数 } } /* 注释一： * 两个“计时器”相互“清零”相互“抗衡”，从而实现了开关感应器的“消抖”处理， * 专业术语也叫“软件滤波”。这种滤波方式，不管是从“高转成低”，还是“低转成高”， * 如果在某个瞬间出现干扰抖动，某个计数器都会及时被“清零”，从而起到非常高效的消抖滤波作用。 */ void SensorScan(void) //此函数放在定时中断里每1ms扫描一次，用来识别和滤波开关感应器 { static unsigned int Su16SensorRight_H_Cnt = 0; //判断高电平的计时器 static unsigned int Su16SensorRight_L_Cnt = 0; //判断低电平的计时器 static unsigned int Su16SensorUp_H_Cnt = 0; //判断高电平的计时器 static unsigned int Su16SensorUp_L_Cnt = 0; //判断低电平的计时器 //右感应器的滤波 if (0 == SensorRight_sr) { Su16SensorRight_H_Cnt = 0; //在判断低电平的时候，高电平的计时器被清零，巧妙极了! Su16SensorRight_L_Cnt++; if (Su16SensorRight_L_Cnt >= SENSOR_TIME) { Su16SensorRight_L_Cnt = 0; vGu8SensorRight = 0; //此全局变量反馈经过滤波后“右感应器”当前电平的状态 } } else { Su16SensorRight_L_Cnt = 0; //在判断高电平的时候，低电平的计时器被清零，巧妙极了! Su16SensorRight_H_Cnt++; if (Su16SensorRight_H_Cnt >= SENSOR_TIME) { Su16SensorRight_H_Cnt = 0; vGu8SensorRight = 1; //此全局变量反馈经过滤波后“右感应器”当前电平的状态 } } //上感应器的滤波 if (0 == SensorUp_sr) { Su16SensorUp_H_Cnt = 0; Su16SensorUp_L_Cnt++; if (Su16SensorUp_L_Cnt >= SENSOR_TIME) { Su16SensorUp_L_Cnt = 0; vGu8SensorUp = 0; //此全局变量反馈经过滤波后“上感应器”当前电平的状态 } } else { Su16SensorUp_L_Cnt = 0; Su16SensorUp_H_Cnt++; if (Su16SensorUp_H_Cnt >= SENSOR_TIME) { Su16SensorUp_H_Cnt = 0; vGu8SensorUp = 1; //此全局变量反馈经过滤波后“上感应器”当前电平的状态 } } } void T0_time() interrupt 1 { VoiceScan(); KeyScan(); SensorScan(); //用来识别和滤波开关感应器 if (1 == vGu8RunTimerFlag && vGu16RunTimerCnt > 0) //用于控制运动延时的定时器 { vGu16RunTimerCnt--; } TH0 = 0xfc; TL0 = 0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD = 0x01; TH0 = 0xfc; TL0 = 0x66; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for (; u32DelayTime > 0; u32DelayTime--) ; } void PeripheralInitial(void) { //上电初始化气缸的开机位置 GoLeft(); //“水平气缸”往左跑，上电初始化时滑块处于左边 GoUp(); //“垂直气缸”往上跑，上电初始化时“机械臂”处于上方 } void BeepOpen(void) { P3_4 = 0; } void BeepClose(void) { P3_4 = 1; } void GoLeft(void) //“水平气缸”往左跑 { P1_4 = 0; } void GoRight(void) //“水平气缸”往右跑 { P1_4 = 1; } void GoUp(void) //“垂直气缸”往上跑 { P1_5 = 0; } void GoDown(void) //“垂直气缸”往下跑 { P1_5 = 1; } void VoiceScan(void) { static unsigned char Su8Lock = 0; if (1 == vGu8BeepTimerFlag && vGu16BeepTimerCnt > 0) { if (0 == Su8Lock) { Su8Lock = 1; BeepOpen(); } else { vGu16BeepTimerCnt--; if (0 == vGu16BeepTimerCnt) { Su8Lock = 0; BeepClose(); } } } } void KeyScan(void) //此函数放在定时中断里每1ms扫描一次 { static unsigned char Su8KeyLock1; static unsigned int Su16KeyCnt1; //【启动】按键K1的扫描识别 if (0 != KEY_INPUT1) { Su8KeyLock1 = 0; Su16KeyCnt1 = 0; } else if (0 == Su8KeyLock1) { Su16KeyCnt1++; if (Su16KeyCnt1 >= KEY_FILTER_TIME) { Su8KeyLock1 = 1; vGu8KeySec = 1; //触发1号键 } } } /* 注释二： * 在KeyTask中只改变Gu8RunStart的值，用于总启动开关。而运动状态Gu8RunStatus是在运动函数 * RunTask中改变，用于对外反馈实时的运动状态。 */ void KeyTask(void) //按键的任务函数，放在主函数内 { if (0 == vGu8KeySec) { return; //按键的触发序号是0意味着无按键触发，直接退出当前函数，不执行此函数下面的代码 } switch (vGu8KeySec) //根据不同的按键触发序号执行对应的代码 { case 1: // 1号按键。【启动】按键K1 if (0 == Gu8RunStatus) //根据当前运动的状态来决定“总开关”是否能受按键的控制 { Gu8RunStart = 1; //总开关“打开”。 } vGu8BeepTimerFlag = 0; vGu16BeepTimerCnt = KEY_VOICE_TIME; //触发按键后，发出固定长度的声音 vGu8BeepTimerFlag = 1; vGu8KeySec = 0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; default: vGu8KeySec = 0; //响应按键服务处理程序后，按键编号必须清零，避免一直触发 break; } } /* 注释三： * 本节故意引入三个变量：计数器Gu16RunCnt，左延时Gu16ReturnLeftTime，下延时Gu16GoDownTime。 * 在人机界面的场合，这三个变量可以用来扩展实现设置参数的功能。比如，如果有数码管，可以通过 * 显示Gu16RunCnt的数值来让客户看到当前设备的计数器。如果有数码管和按键，可以通过切换到某个 * 界面下，修改Gu16ReturnLeftTime和Gu16GoDownTime的数值，让客户对设备进行延时参数的设置。 */ void RunTask(void) //运动控制的任务函数，放在主函数内 { static unsigned char Su8RunStep = 0; //运行的步骤 //当总开关处于“停止”并且“步骤不为0”时，强制把步骤归零。 if (0 != Su8RunStep && 0 == Gu8RunStart) { Su8RunStep = 0; //步骤归零 } switch (Su8RunStep) //屡见屡爱的switch又来了 { case 0: if (1 == Gu8RunStart) //总开关“打开” { Gu8RunStatus = 1; //及时设置Gu8RunStatus的运动状态为“运行” GoRight(); //“水平气缸”往右跑。P1.4的LED灯“灭”。 Su8RunStep = 1; //切换到下一步 } break; case 1: if (0 == vGu8SensorRight) //直到碰到了“右感应器”（按下K2），“机械臂”才往下移动。 { GoDown(); //“垂直气缸”往下跑。P1.5的LED灯“灭”。 vGu8RunTimerFlag = 0; vGu16RunTimerCnt = Gu16GoDownTime; //向下移动3秒的延时赋值 vGu8RunTimerFlag = 1; //启动定时器 Su8RunStep = 2; //切换到下一步 } break; case 2: if (0 == vGu16RunTimerCnt) //当定时的3秒时间到，“机械臂”才往上移动，开始原路返回。 { GoUp(); //“垂直气缸”往上跑。P1.5的LED灯“亮”。 Su8RunStep = 3; //切换到下一步 } break; case 3: if (0 == vGu8SensorUp) //直到碰到了“上感应器”（按下K3），滑块才往左移动。 { GoLeft(); //“水平气缸”往左跑。P1.4的LED灯“亮”。 vGu8RunTimerFlag = 0; vGu16RunTimerCnt = Gu16ReturnLeftTime; //向左移动2秒的延时赋值 vGu8RunTimerFlag = 1; //启动定时器 Su8RunStep = 4; //切换到下一步 } break; case 4: if (0 == vGu16RunTimerCnt) //当定时的2秒时间到，完成一次过程。 { Gu16RunCnt++; //计数器加1，统计设备运行的次数 Gu8RunStatus = 0; //及时设置Gu8RunStatus的运动状态为“停止” Gu8RunStart = 0; //总开关“关闭”，为下一次启动作准备 Su8RunStep = 0; //步骤变量清零，为下一次启动作准备 } break; } } ```