【正文】 人得到了廣泛的應(yīng)用。 我國從上世紀(jì) 80年代開始在高校和科研單位全面開展機(jī)器人的研究，近 20 年來取得不少的科研成果。 自動循跡機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)的一個小型應(yīng)用項目。 LPC925 單片機(jī) 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(qiáng)型 UART 接口、比較器、實(shí)時時鐘、 EEPROM、 AD/DA 轉(zhuǎn)換器、 IAP（應(yīng)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(jī)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(jī)等感性負(fù)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(jī)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(qiáng)型 UART 接口、比較器、實(shí)時時鐘、 EEPROM、 AD/DA 轉(zhuǎn)換器、 IAP（應(yīng)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(fù)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(jī)部分設(shè)計電路如下圖 3— 2 所示： 3— 2 電源電路 MC34063 升壓驅(qū)動電機(jī) 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(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 12 圖 3— 3 MC34063內(nèi)部結(jié)構(gòu) MC34063升壓驅(qū)動電機(jī)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(jī)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(dāng)通過置位 ADINS 寄存器中相應(yīng)的位并且對應(yīng)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(guān)系： EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機(jī)運(yùn)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(jī)驅(qū)動電路如下圖 3— 7 所示： 哈爾濱 理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 16 3— 7 電機(jī)驅(qū)動電路 L293 可以驅(qū)動兩個電機(jī)運(yùn)動， 1組控制一個電機(jī)， 2 組控制另一個電機(jī)。 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(yīng)用較為廣泛。 LPC925 與 PC機(jī)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(xué)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(dǎo)向量為“ 1E”，而 P89LPC932A1 版的芯片，其引導(dǎo)向量為“ 1F”。 哈爾濱 理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 20 3— 10 串口設(shè)置 4） 幀間隔方式進(jìn)入 ISP的電路設(shè)計 幀間隔方式進(jìn)入 ISP的電路設(shè)計如下圖 3— 11： 3— 11 串口連接 通過上述電路可以實(shí)現(xiàn) LPC925與 PC機(jī)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(shù)的使用解決了電動機(jī)驅(qū)動的效率問題。 /*完成計算 閾 值，標(biāo)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(biāo)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(shè)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(dǎo)教師 劉宏 老師 表 達(dá) 衷心的感謝 和最美好的祝愿 ！ 最后 ， 還要感謝院系領(lǐng)導(dǎo) 和對課題研究及論文 撰寫給予 幫助的同學(xué) 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(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)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(shí)現(xiàn)了對硬件的設(shè)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(dǎo)線上，測得引導(dǎo)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(jī)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(yīng)首先對通信進(jìn)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(jìn)行自發(fā)自收的測試。如果引導(dǎo)狀態(tài)字為“ 0”，則從地址“ 0x00”開始執(zhí)行程序。從 k 的表達(dá)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(shù)的算法 ： 常用 PWM技術(shù)的基本原理是利用高頻載波與控制波進(jìn)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(yīng)當(dāng)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(shù)實(shí)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(diǎn)，但速度較慢，經(jīng)常應(yīng)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(shè)計采用光敏二極管作為傳感器對地面上的引導(dǎo)線的光強(qiáng)度模擬量進(jìn)行檢測，四對光敏二極管反射信號與單片機(jī) — 相連 ,也就相當(dāng)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(jī)運(yùn)行理想 。每個端 口的管腳均可獨(dú)立配置。 P89LPC925單片機(jī)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(diǎn) 。 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(jī) 電機(jī)驅(qū)動 電源 哈爾濱 理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)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(qiáng)也就不同， 檢測到的光強(qiáng) 反射到 光敏三極管 ；然后由光敏三極管把反射進(jìn)來的光信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)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(jī)； 由于反射的光強(qiáng)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(jī)依據(jù) 送入的數(shù)字信號判斷小車的方位，并 由軟件實(shí)現(xiàn) PWM（脈寬調(diào)制） 控制 電機(jī)驅(qū)動芯片 L293，從而使電機(jī)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(jī)，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(jī)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(jī)進(jìn)行處理。 采樣 方案 一 紅外傳感器。 哈爾濱 理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 7 第 ２ 章 方案設(shè)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(rèn)為，我國應(yīng)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(jì)，機(jī)器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，高達(dá) 43%。自從 1962 年美國研制出世界 上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)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(jī)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(shè)計的正確性和可行性。哈爾濱 理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 目 錄 摘 要 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