【正文】 人得到了廣泛的應用。 我國從上世紀 80年代開始在高校和科研單位全面開展機器人的研究，近 20 年來取得不少的科研成果。 自動循跡機器人是機器人技術的一個小型應用項目。 LPC925 單片機 是 PHILIPS 公司推出的一款高性能、微功耗、 51 內(nèi)核的微處理器，主要集成了字節(jié)方式 2IC 總線、 SPI 總線、增強型 UART 接口、比較器、實時時鐘、 EEPROM、 AD/DA 轉(zhuǎn)換器、 IAP（應用中編程）等一系列有特色的功能部件。 方案 二 利用激光。 方案 二 小車采用二輪驅(qū)動，其中 L293 是控制直流電機的專用集成芯片，它是雙 H橋高電壓大電流功率集成電路，可以驅(qū)動兩個直流電動機等感性負載。 方案 三 使用 9伏電源，但用穩(wěn)壓管（ 7805）分出一個穩(wěn)定的 5伏電壓，這樣，可有效的解決上述兩個方案中提到的問題 綜上所述，故采用方案三作為本系統(tǒng)的供電電源。 LPC925單片機是 一款高性能、微功耗、 51 內(nèi)核的微處理器， L器，主要集成了字節(jié)方式 2IC 總線、 SPI 總線、增強型 UART 接口、比較器、實時時鐘、 EEPROM、 AD/DA 轉(zhuǎn)換器、 IAP（應用中編程）等一系列有特色的功能部件。 Port 0： P0 是一個可由用戶配置輸出類型的 8位 I/O口，在上電復位時， P0鎖存器配置為內(nèi)部上拉禁止的僅為輸入模式。 P3管腳的操作模式由端口配置選擇為輸入或輸出。 電機部分設計電路如下圖 3— 2 所示： 3— 2 電源電路 MC34063 升壓驅(qū)動電機 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 3— 3 所示： SW COLL1SW EM2TIM CAP3GND4IN5VCC6IPK7DRV COLL8MC34063AD10mH1801K1K100pF3v470u471 C3哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 12 圖 3— 3 MC34063內(nèi)部結(jié)構(gòu) MC34063升壓驅(qū)動電機工作原理： 振蕩器通過恒流源對外接在 CT管腳 (3 腳 )上的定時電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩波形。檢測完畢后將測得的信號送入單片機內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理框圖見圖 3— 3 。 當通過置位 ADINS 寄存器中相應的位并且對應的 A/D 或 DAC 已被使能時， I/O 管腳的數(shù)字輸入將自動斷開。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系： EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機運行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 電 機驅(qū)動電路如下圖 3— 7 所示： 哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 16 3— 7 電機驅(qū)動電路 L293 可以驅(qū)動兩個電機運動， 1組控制一個電機， 2 組控制另一個電機。 用軟件產(chǎn)生 PWM 波形的 算法有很多方法，如：采樣 SPWM 法、均值 PWM法、直接 PWM法等，其中 SPWM 法有三種不同形式：對稱規(guī)則采樣 SPWM、非對稱規(guī)則采樣 SPWM、平均對稱規(guī)則采樣 SPWM，以平均對稱規(guī)則采樣 SPWM 的算法簡單，應用較為廣泛。 LPC925 與 PC機通信 ISP在系統(tǒng)可編程 ISP 是一種很靈活的程序下載方式，用戶根據(jù)需要編寫自己的 ISP 駐留代碼，且 ISP 方式可以節(jié)省一個編程器，所以一般學生及一些比較有時間調(diào)試串口的工程師多使用這種方式。 P89LPC932G 版的芯片，其引導向量為“ 1E”，而 P89LPC932A1 版的芯片，其引導向量為“ 1F”。 哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 20 3— 10 串口設置 4） 幀間隔方式進入 ISP的電路設計 幀間隔方式進入 ISP的電路設計如下圖 3— 11： 3— 11 串口連接 通過上述電路可以實現(xiàn) LPC925與 PC機通信的硬件需求。 uchar data value[3]_at_0x40。 sbit P10=P1^0。 TH1=TH1_VALUE。 while(i5000) { i++。 P11=P11。P15=0。P12=0。 P11=0。 本系統(tǒng)在硬件上采用了多種多個傳感器來確定小車的狀態(tài)和位置，使系統(tǒng)的抗干擾性得到改善； PWM 技術的使用解決了電動機驅(qū)動的效率問題。 /*完成計算 閾 值，標志 =1*/ uchar data avg。 sbit P11=P1^1。 TR1=1。P15=1。P10=1。 delay()。 } if(x= =3) { P13=0。break。 /*AD 轉(zhuǎn)換值大于閾值，置位變量 dStatue_0=1*/ else dStatue_0=1。 *定時器 1 初始化 */ adNum=0。 /*取將 AD 轉(zhuǎn)換器地址 */ while(1) { if(flag1= = 1) /*標志 =1，三路數(shù)據(jù)采樣完 */ { if(flag2= =0) { Count()。 /*小車右轉(zhuǎn) */ Case 2: motorCtrl(2)。 if(adNum4) /*四個通道轉(zhuǎn)換結(jié)完 */ { adNum++。 在設計的這一個過程中，我通過初期在圖書館查閱資料以及上網(wǎng) 搜索 資料 ，加深了對智能尋跡問題的了解。在此， 我 向指導教師 劉宏 老師 表 達 衷心的感謝 和最美好的祝愿 ！ 最后 ， 還要感謝院系領導 和對課題研究及論文 撰寫給予 幫助的同學 們 ，他們在課題研究、論文 撰寫 過程中給予了我各種不 同的支持和幫助。 /*取轉(zhuǎn)換結(jié)果 */ return。 /*小車停轉(zhuǎn) */ } 哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 30 } } } void timerInt(void) interrupt 4 using 4 /*定時器中斷函數(shù) */ { *adAddr=adNum。 /*小車停止 */ Case 1: motorCtrl(1)。 adAddr=amp。 else dStatue_3=1。break。 return。P15=0。 P14=P10。 delay()。P10=1。 TH1=TH1_VALUE。 sbit dStatue_3= dStatue^3。 /*AD 通道號 */ uchar data flag1。實現(xiàn)了對硬件的設計。 P14=0。P10=1。P12=1。P12=0。 } 上面程序是用來判斷地面顏色所需的閾值，程序開始時，將小車放在引導線上，測得引導線與地面背景的值，求出平均值，作為閾值。 這段程序定義了單片機的一些端口的用途。 uchar xdata adAddr。如果用戶想改變程序中“ TMOD_VALUE”的值只要在宏定義處將“ TMOD_VALUE”改為想要的數(shù)值即可。如下圖 3— 9 3— 9 串口連接圖 首先按照上圖搭建電路，電路搭建完成以后應首先對通信進行檢查，方法很簡單，將 T2IN 及 R2OUT 連接起來，然后使用“串口調(diào)試助手”進行自發(fā)自收的測試。如果引導狀態(tài)字為“ 0”，則從地址“ 0x00”開始執(zhí)行程序。從 k 的表達式可以看出， k正比于調(diào)制深度而反比于基波頻率 ω 。 直接 PWM技術的算法 ： 常用 PWM技術的基本原理是利用高頻載波與控制波進行比較，從而產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)制的PWM波。其后綴有 B、 D、 E 等，除 L293E 為 20 腳外，其它均為 16引腳。為了得到最好的模擬特性，這些用于 ADC 或 DAC 的管腳應當禁止其數(shù)字輸出和輸入功能，并且斷開與 5V 最大允許電壓的連接。目前使用較多的是前三種，并行式 A/D 是一種用編碼技術實現(xiàn)的高速，其速度最快（它的轉(zhuǎn)換速度可在 20～ 50ns 之內(nèi)），價格也很高，一般用于要求高速度的場合；逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價格上都適中，是目前最常用的 A/D轉(zhuǎn)換器；雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器具有精度高、抗干擾性好、價 格低廉等優(yōu)點，但速度較慢，經(jīng)常應用于對速度要求不高的儀器儀表中。 采樣電路 1） .傳感器 本設計采用光敏二極管作為傳感器對地面上的引導線的光強度模擬量進行檢測，四對光敏二極管反射信號與單片機 — 相連 ,也就相當于與四路 A/D 轉(zhuǎn)換通道相連。 蓄電池電力穩(wěn)定，驅(qū)動力大，電機運行理想 。每個端 口的管腳均可獨立配置。 P89LPC925單片機的管腳如圖 31所示： 圖 3－ 1 P89LPC925管腳圖 在圖 3－ 1中： VSS：地 ， 0V參考點 。 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 判斷小車轉(zhuǎn)向 采樣后的值 采集黑白 信號 采樣 傳感器 單片機 電機驅(qū)動 電源 哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 9 工作原理： 電源 電流能過 MC34063 升壓后 輸出一個較穩(wěn)定的電壓 ， 所得到的電壓為其它模塊上電；電流 通過發(fā)光二極管 發(fā)出的紅外光照射到地面， 檢測地面的黑白信號，由于地面上的顏色不同，所反射的光強也就不同， 檢測到的光強 反射到 光敏三極管 ；然后由光敏三極管把反射進來的光信號轉(zhuǎn)化為相應的模擬電壓信號 送入 A/D 轉(zhuǎn)換器； A/D轉(zhuǎn)換器 將 光敏三極管 送入的模擬 電壓 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入單片機； 由于反射的光強不同，所以產(chǎn)生的模擬電壓也就不同， 這樣，不同的模擬電壓經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器形成的數(shù)字信號也就不同，單片機依據(jù) 送入的數(shù)字信號判斷小車的方位，并 由軟件實現(xiàn) PWM（脈寬調(diào)制） 控制 電機驅(qū)動芯片 L293，從而使電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，完成小車的轉(zhuǎn)向問題。 方案 二 雙電源供電。 采樣部分的工作是通過光敏二極管把地面上的黑白信號送入單片機，光敏二極管送入的電壓電流信號都是摸 擬量，要通過單片機內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再經(jīng)由單片機進行處理。 采樣 方案 一 紅外傳感器。 哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 7 第 ２ 章 方案設計 方案選擇 中央控制處理模塊 CPU 中央控制處理模塊是整個電路的核心部分，由它控制著信號的分析、判斷以及處理。中國工程院在 2021 年 12 月完成并公開的《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報告》中認為，我國應從“美國模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”。在新的世紀，機器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應用。其中，亞洲機器人增長幅度最為突出，高達 43%。自從 1962 年美國研制出世界 上第一臺工業(yè)機器人以來，機器人技術及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng) (FMS)、自動化工廠 (FA)、計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS)的自動化工具。 也被各大高校作為畢業(yè)生研究的一個課題之一。 在上電試驗中，通過現(xiàn)場調(diào)試，取得了第一手試驗數(shù)據(jù)，驗證了電路結(jié)構(gòu)設計的正確性和可行性。哈爾濱 理工大學遠東學院學士學位 論文 目 錄 摘 要 ......................................................................................................