【正文】 讀取一個(gè)字節(jié) */ unsigned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0。i) { DQ = 0。 DelayUs2x(25)。 i0。 DelayUs2x(25)。 } /* 讀取溫度 */ unsigned int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0。 WriteOneChar(0xCC)。 WriteOneChar(0xCC)。 //高位 b=8。本著簡單方便易操作的理念實(shí)現(xiàn)對水下行走平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制，并能通過無線接收和發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)（ PC）與水下行走平臺(tái)的通訊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對水 下行走平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制以及將采集水下信息發(fā)送到上位機(jī)。 理，改變水下行走平臺(tái)的潛水方式，突破了以往內(nèi)置腔體式的潛水方式，這樣的方式潛水效果更明顯效率更高。不僅美觀，且安全系數(shù)較高，故障率低。AnAl F,eta1. swimming experiment of micro mobile robot in water. 1994,IEEE Im Conf on Robotics and Automation York:IEEE Press。老師教導(dǎo)將在我今后工作道路上起很大的引導(dǎo)作用！感謝父母對我學(xué)業(yè)的支持 ,感謝其他幫助過我的同學(xué)。 2. 北京 :郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 , 1009 8526( 2020) 01 0010 05. [10]高衛(wèi)東 . 51單片機(jī)原理與實(shí)踐 (C 語言版 ) [M]。 潛浮方式在防水做好的前提下，優(yōu)先采用氣囊式潛水，負(fù)責(zé)建議采用舵板式潛水。 在水下行走平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，對多種可行性設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)，確定最符合自身設(shè)計(jì)的要求的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)主要由 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、LM2596 穩(wěn)壓模塊、 MG995 舵機(jī)、 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成。 return(t)。 //讀取溫度寄存器等（ 共可讀 9 個(gè)寄存器）前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar()。 // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 DelayMs(1000)。 unsigned int t=0。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 dat=1。 DQ = datamp。 } /* 寫入一個(gè)字節(jié) */ void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0。 DQ = 1。 for (i=8。 //如果 x=0 則初始化成功 ， x=1 則初始化失敗 DelayUs2x(25)。 //精確延時(shí) 大于 480us 小于 960us DelayUs2x(200)。 DQ = 1。 } DS18B20溫度檢測模塊程序設(shè)計(jì) 鑒于其他環(huán)境參數(shù)的檢測傳感器，例如： PH 值，渾濁度，氨基酸，磷含量等相對 成本比較高 。// 使得左側(cè)部的轉(zhuǎn)向舵機(jī)信號(hào)端為低電平 } if(i=b) { PWM_vertical_right=1。 //計(jì)數(shù) ,每執(zhí)行一次加 1， 用于 PWM 波 20ms 周期累計(jì) if(i=j) { PWM_level=1。 轉(zhuǎn)向舵機(jī)的控制： 轉(zhuǎn)向舵機(jī)的控制一般需要一個(gè) 20ms 的時(shí)基脈沖，脈沖的高電平部分一般為~ 范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分。 //把值輸出到 P1 口，用于觀察 } if(TI) //如果是發(fā)送標(biāo)志位，清零 TI=0。 ES=1。 } void SendByte(unsigned char dat) //發(fā)送一個(gè)字節(jié) { ES=0。 TR1=1。 ，編程簡單靈活用戶使用方便。 。SRWF1 系列無線模塊傳輸距離 最遠(yuǎn) 可以達(dá)到 2020 米，且為串口通信方式，編寫程序方便使用簡單，使用的 I/O 也相對來說比較少，方便操作。其外觀 CAD 如圖所示： 電腦 USB 接口 PL2303 MAX232 無 線 模 塊SRWF1 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 412系統(tǒng)整體外觀 CAD圖 系統(tǒng)在水下的運(yùn)動(dòng)過程需要靠 水下平臺(tái) 尾翼渦輪推動(dòng)部分 、下部轉(zhuǎn)向部分、左右側(cè)翼部分等部分完成 。上位機(jī)串口通訊 設(shè)計(jì)框圖 及控制界面如圖 411 所示： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 411 系統(tǒng) 上位機(jī)整體框圖和 上位機(jī)操作界面 水下平臺(tái) 外觀經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證得知需要采用圓筒形的外殼，其外形圓滑， 且在水下行走平臺(tái)前端改為錐形， 能夠在水中極大程度的減小行進(jìn)過程中的阻力，從而確保 水下平臺(tái) 運(yùn)行流暢 。 由于舵機(jī)數(shù)量少于舵板式潛水 ，因此 續(xù)航能力較強(qiáng)，而舵板式潛水深度較淺，但是效率較氣囊式更高，但其內(nèi)部有三個(gè)舵機(jī)導(dǎo)致 耗 電量較大 ，因此 續(xù)航能力下降，試驗(yàn)過程中氣囊式潛水由于氣密性要求較高，多次試驗(yàn)均有進(jìn)水現(xiàn)象出現(xiàn) 。 8 20 2025 15176。位置 判斷下潛或上浮 下潛 上浮 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 在助推器的推動(dòng)下， 水下平臺(tái) 前進(jìn)或后退過程中，當(dāng)舵板轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，由于受到向上或向下的分力，從而完成上下潛浮的動(dòng)作。該方式是根據(jù)飛機(jī)機(jī)翼的原理，采用舵機(jī)連接 水下平臺(tái) 左右兩側(cè)的舵板，通過轉(zhuǎn)動(dòng)角度改變受力方向， 而使 水下平臺(tái) 完成下潛的動(dòng)作。其電路原理圖如圖 44 所示 ： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U7AT89S51Y26MC1120PC1220P+5123456789JP2Header 9RESETS6R1110K+5C512345678H2H8C312345678H3H812345678H4H812345678H5H8 圖 44 STC89C52單片機(jī)原理圖 鑒于 水下平臺(tái)在水下運(yùn)行 ，信號(hào)的傳送需要非常穩(wěn)定以保證系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，SRWF1 系列無線模塊傳輸距離 最遠(yuǎn) 可以達(dá)到 2020 米，且為串口通信方式，編寫程序方便使用簡單，使用的 I/O 僅有 TXD 和 RXD，操作 方便 。 并通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過 SRWF1 無線模塊發(fā)送至上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行存儲(chǔ) 。 電路原理圖 及實(shí)物 如圖 41 所示： Vin1ON5GND3OUT2F4U1 LM2596Vin680uFC1D1220uFC230mHL1OUT100uFC3 圖 41穩(wěn)壓電源模塊原理圖及實(shí)物圖 由于水下阻力較大，渦輪推動(dòng) 水下平臺(tái) 前進(jìn)過程中，需要電機(jī)能夠提供充足動(dòng)力，且不能因轉(zhuǎn)速過快導(dǎo)致電流過大而燒壞電機(jī)以及驅(qū)動(dòng) 。 在串口中斷產(chǎn)生后，將數(shù)據(jù)緩沖區(qū) SBUF的值賦給臨時(shí)變量 Temp 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之后繼續(xù)等待下一次中斷產(chǎn)生，同時(shí)開始掃描 Temp 的值，判斷是什么數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的指令， 執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作 ，完成整個(gè)系統(tǒng)工作流程。 SRWF1作為串口無線通訊模塊用于接收上位機(jī)（ PC）通過串口發(fā)送的指令，將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)最小系統(tǒng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后執(zhí)行相應(yīng)指令動(dòng)作。因此需采用方案一中的船舵的轉(zhuǎn)向方式較為合適。 圖 29轉(zhuǎn)向渦輪 方案三 : 水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向采用水泵正反向吸 排水推動(dòng)水流的方式 。 轉(zhuǎn)向 部分設(shè)計(jì) 方案一 :水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向采用船舵的方式 。 圖 27 NRF2401無線模塊 方案比較： 方案一中選用 SRWF1 無線串口通訊模塊 。所以采用方案一較為合 適。 圖 25外部配重方式圖 方案比較： 方案一中采用內(nèi)部負(fù)重的方式，既保持了 水下平臺(tái) 具有良好的平衡性，又青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 減少水中阻力，并且外表較為美觀 。 方案一 :采用內(nèi)部負(fù)重 的方式 。方案二中內(nèi)置氣囊通過吸排水改變 水下平臺(tái) 密度使 水下平臺(tái) 能夠穩(wěn)定在水下某個(gè)位置，效果較理想， 但是 通過試驗(yàn)結(jié)果分析氣囊式 需要性能較高的 齒輪式 水泵完成吸排水工作， 但是由于吸排水過程導(dǎo)致 水下平臺(tái) 內(nèi)氣壓發(fā)生變化， 可能 造成 水下平臺(tái) 漏水，損壞控制電路，造成系統(tǒng)崩潰 。 方案三： 采用 水下平臺(tái) 左右兩側(cè)安裝舵板的方式 。 圖 21 渦輪式潛水外觀圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方案二： 采用 水下平臺(tái) 內(nèi)置氣囊 的方式。方案二中 BTN7960 驅(qū)動(dòng)能力較 L298N 強(qiáng)，但是控制直流電機(jī)的正反方向轉(zhuǎn)時(shí)需用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器才能完成，并且成本相對 L298N 來說較高。額定功率可以達(dá)到 25W 左右。因此選擇方案一。如采用高性能的 16 位機(jī)、 32 位機(jī) ， 不僅是一種資源浪費(fèi) ， 而且延長了開發(fā)周期 ， 提高了成本 [10]。 主要用于接收采集無線模塊數(shù)據(jù)指令，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)處理計(jì)算后得到相應(yīng)的控制參數(shù) ， 發(fā)送至 I/O 口 執(zhí)行 相應(yīng)的指令 ， 進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作 ， 完成 水下平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)要求。通過與上位機(jī)的調(diào)試達(dá)到上位機(jī)自由控制 水下平臺(tái) 在水下穩(wěn)定行走并可以進(jìn)行前進(jìn)后退、上下潛浮、左右轉(zhuǎn)向等的工作，以及 水下平臺(tái) 在水下采集水中環(huán)境的信息并發(fā)送水下數(shù)據(jù)到上位機(jī)，并由上位機(jī)進(jìn)行處理并顯示與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)水下養(yǎng)殖與檢測設(shè)備研究奠定基礎(chǔ)。選擇較為合適的無線通信模塊，并完成上下位機(jī)的通訊 。 2． 設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路。 但是目前國內(nèi)外研究的水下機(jī)器人、潛水器等設(shè)備大多是應(yīng)用在科研和軍事領(lǐng)域，且其造價(jià)成本都很高，對于普通的水產(chǎn)養(yǎng)殖、水庫環(huán)境 觀測的小型的應(yīng)用來說難以去購買和應(yīng)用這些設(shè)備，因此需要設(shè)計(jì)一款成本相對來說比較低，能夠在水下行走，能夠檢測基本的環(huán)境數(shù)據(jù)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖等提供參考數(shù)據(jù)。 噴水推進(jìn)裝置的導(dǎo)管不僅起到了分割流場、產(chǎn)生推力增值的作用，而且可使推進(jìn)泵的葉 輪在均勻的流場中工作，在高速范圍內(nèi)有更好的抗空泡性能 ， 因而達(dá)到更高的效率。 日本， 20世紀(jì) 90年代初，名古屋大學(xué) Toshio Fukuda教授開始了微型仿 生 魚水下推進(jìn)器的研究，他先后研制出采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微型身體波動(dòng)式水下推進(jìn)器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的雙鰭微型機(jī)器魚 [4]。 美國是最先發(fā)展水下機(jī)器人的國家，他們掌握著水下機(jī)器人較高的技術(shù)水平。 本 設(shè)計(jì)是以潛水艇的機(jī)械結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)， 通過論述水下機(jī)器人的構(gòu)成、排水量的初步估