【正文】 CAS互相連在一起，當(dāng)從片數(shù)量較多時(shí)，可以在主片 CAS和從片 CAS之間增加驅(qū)動(dòng)器。本次設(shè)計(jì)采用 DAC1208芯片，故其分辨率為 ? ? 4121 2 . 4 4 2 1 021 ???? 。 DAC1208有三種工作方式：?jiǎn)尉彌_方式、雙緩沖方式、直通方式。 ILE 第一級(jí)允許鎖存，高電平有效。 PWM技術(shù)為脈寬調(diào)制技術(shù)其可通過輸入直流電壓 inu ，在其輸出可以得到頻率固定、脈沖幅度一定、脈沖寬度與輸入信號(hào)成線性關(guān)系的方波脈沖串 ,利用該方波脈沖串驅(qū)動(dòng)功率放大電路，從而控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 一般伺服電機(jī)的電感很小，如果切換頻率不高，導(dǎo)致交流分量很大，很容易損壞功率晶體管。 電源模塊 小車由電池組提供電壓，控制系統(tǒng)所需的 5 伏穩(wěn)定電壓由電池組經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后提供．電機(jī)所需的電壓由電池組直接提供． 一個(gè)線性三端穩(wěn)壓器擴(kuò)流電路， 此電路是極為常見的一個(gè)線性三端穩(wěn)壓器擴(kuò)流電路 。 ③ 如果兩個(gè)前置傳感器都在白線外，如圖 4. 4c 所示，這種情況一般是傳感器的出現(xiàn)誤 判。 max I? (37) 對(duì)于圖 312所示的控制系統(tǒng)，要求： 24SVV? ?? max 10cVV?? 10INRk?? PWM 頻率 30f kHz? 限流 max 8IA? 取 1a? 計(jì)算得 33 43m a x1212 1 0 2 4 2 1 6 .5 51 1 0 2 4 21I N ScSRV aRkVV a?????? ? ???? ? ? ??????????? (38) 43432 2 10 16 .5 5 10 3. 45INR R R k? ? ? ? ? ? ? ? (39) 3442 4 3 .4 5 1 0 3 .7 6 82 2 1 0SR INVRVVR ??? ? ?? (310) ? ? ?323 3 . 7 6 82 2 1 6 . 5 5 1 0 6 . 1 62 4 3 . 7 6 8THS T HVR R kVV? ? ? ? ? ? ??? (311) 2 4 3 . 7 6 8 5 5 . 5 3 60 . 0 0 0 5 0 . 0 0 0 5S T HT VVRk? ?? ? ? ? 13 R k? ? ? 930 . 0 0 0 5 0 . 0 0 0 5 1 . 1 1 1 04 4 3 0 1 0 3 . 7 6 8TT T HCFfV?? ? ? ?? ? ? 式中： THV 為三角波峰值的轉(zhuǎn)折（閾值）電壓； SV 為電源電壓； TR 為定時(shí)電阻； TC 為定時(shí)電容； SI 為恒流充電電流 ； f 為振蕩頻率。 c)盡量減少電機(jī)產(chǎn)生的高頻功耗。 REFV 參考電壓輸入端，可正可負(fù)， 10 10V? ? ? 。 CSWR 1AGNDDI 9DI 8DI 2DI 3DI 4DI 5DI 6DI 7V REFR fbDGNDV ccBYTE 1 /BYTE 2WR 2XFERI out2I out1DAC1208110987654322014151617181913121124232221(LSB)DI 0DI 1DI 11 (MSB)DI 10 30 + 5V + 5VOA OAAT89C5174LS3732764 6264DAC120874HC138U0U1U2 U3U9U8U10DAC1208 圖 410 DAC1208雙緩沖連接方式 U9輸入寄存器地址為 3FFFH DAC寄存器地址為 5FFFH U10輸入寄存器地址為 1FFFH DAC寄存器地址為 5FFFH 本次設(shè)計(jì)采用 DAC1208芯片的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器其連接方式如圖 410所示。 DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖 48和圖 49所示。數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、轉(zhuǎn)換精度、線性誤差和建立時(shí)間。作為輸出時(shí)，當(dāng)從 8259A往 CPU傳送數(shù)據(jù)時(shí)，由 SPEN引出的信號(hào)作為總線啟動(dòng)信號(hào)，以控制總線緩沖器的接收和發(fā)送。 28 WR ：寫信號(hào)，低電平有效，通知 8259A從數(shù)據(jù)線上接受數(shù)據(jù)（即命令字）。主 8259A 芯片上的 IRQ2 擴(kuò)展成從片上的 IRQ8~IRQ15 使用。它具有 3個(gè)獨(dú)立的 16位計(jì)數(shù)器通道，每個(gè)計(jì)數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或二 －十進(jìn)制計(jì)數(shù)，每個(gè)計(jì)數(shù)器都有 6種工作方式，計(jì)數(shù)頻率可高達(dá) 2MHz，芯片所有的輸入輸出都與 TTL兼容。 26 圖 42 鑒向原理 伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)， A相脈沖超前于 B相脈沖 90度，在 cp十端輸出反向計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)， B相脈沖超前于 A相脈沖 90度，在 cp一端輸出正向計(jì)數(shù)脈沖，見圖 43中的 (b)和 (c}所示，分辨出的脈沖進(jìn)入脈沖計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，再由計(jì)算機(jī)讀入進(jìn)行處理。充放電壽命長(zhǎng)，經(jīng)過 500 次放電后其容量至少還有70%以上由于鋰電池具備了能量密度高電壓高，工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。電機(jī)到車輪所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力為 : 25 308DFN? ? ? 則加速度為 : 2308 48 4 ..... ..... ..... ..... ..... ..... ( 0)250DfFFa m sm? ?? ? ? 高于最初預(yù)計(jì)的加速度，這說(shuō)明設(shè)計(jì)完全能夠達(dá)到預(yù)期的加速能力。它與路 面的種類、行駛車速以及車輪的構(gòu)造、材料等有關(guān)。 直流電源 開關(guān)電路 電動(dòng)機(jī) 負(fù)載位置感應(yīng)器 圖 39無(wú)刷直流電機(jī)原理圖 采用霍爾元件作為位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)通常稱為“霍爾無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)”。 我們?cè)O(shè)計(jì)的 AGV 原理樣車載重總質(zhì)量為 250kg，最高時(shí)速設(shè)定為 ，正常運(yùn)行時(shí)速設(shè)定為 ～ 。因此， AGV 能夠始終沿著色帶的導(dǎo)引軌跡運(yùn)行。而第二種則類似汽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)方式，如圖 36 所示。 AGV 車體重心越低，越有利于抗傾翻。 此反射型光 電 感測(cè)器所 偵 測(cè)到前方的反射物 體 以白色 為標(biāo)準(zhǔn)。其中 6061 質(zhì)量比較輕，焊接性好。 多模組配合使用：模組上提供接口 J J6，可將幾個(gè)模組串聯(lián)起來(lái)，組成陣列式的傳感器組。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。激光傳感器雖然性能不錯(cuò)，但價(jià)格較貴。導(dǎo)向系統(tǒng)采用紅外導(dǎo)引技術(shù)。 據(jù)此確定機(jī)器人的設(shè)計(jì)總體思路 :通過紅 外傳感器作為導(dǎo)航，單片機(jī)為控制器，電機(jī)差動(dòng)式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，根據(jù)預(yù)設(shè)路線，實(shí)現(xiàn) AGV 導(dǎo)航定位策略的方式及用最簡(jiǎn)單的設(shè)置、最少的器械部件完成比賽的任務(wù)。 AGV 的導(dǎo)引方式可分為兩大類 :(1)車外固定路徑導(dǎo)引方式，在行駛的路徑上設(shè)置導(dǎo)引用的信息媒介物， AGV 通過檢測(cè)出它的信息來(lái)得到導(dǎo)引，如電磁導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引 (又稱 磁性導(dǎo)引 )等。 AGV 的安全系統(tǒng)既要實(shí)現(xiàn)對(duì) AGV 的保護(hù)，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)人，或?qū)ζ渌孛嬖O(shè)備的保護(hù)。 AGV 的控制指令一般是由地面控制器 (車外 )發(fā)出， AGV 的狀態(tài)也通過通信系統(tǒng)送回地面控制器。 AGV 的方向控制是由導(dǎo)引系統(tǒng)的方向信息通過轉(zhuǎn)向裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。全周期充電則要求 AGV 退出服務(wù)，并進(jìn)入指定的充電區(qū)且當(dāng)蓄電池電荷 降至指定范圍時(shí)方可充電。 （ 8）導(dǎo)航系統(tǒng) 第 2 章 AGV 的總體設(shè)計(jì) 2. 1 總體設(shè)計(jì) AGV 一般由車體、蓄電池、充電系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向裝置、精確停車裝置、車上控制器、通信裝置、信息采樣子系統(tǒng)、移載裝置和車體方位計(jì)算子系統(tǒng)等組成。 （ 7）通訊系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)作 :另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。 （ 5）安全與輔助系統(tǒng) 為了避免 AGV 在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過 AGV 工作路線時(shí)出現(xiàn)碰撞， AGV 一般都帶有障礙物探測(cè)及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。 AGV 的結(jié)構(gòu) AGV 由車載控制系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移載系統(tǒng)和安全與輔助系統(tǒng)組成。較之傳統(tǒng)的人工或半人工的物料輸送方式， AGV 系統(tǒng)大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，提高了工作效率，在機(jī)械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)都可以發(fā)揮作用。資料表明歐洲 40%的 AGV用于汽車工業(yè)，日本 15%的 AGV用于汽車工業(yè)，也就是說(shuō) AGV在其他行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用 。 20 世紀(jì) 70 年代中期，具有載貨功能的 AGV在歐洲得到迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，并被引入美國(guó)用于自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和柔 性裝配系統(tǒng)的物料運(yùn)輸。 Drive and control circuit。其研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面 : AGV 系統(tǒng)的組成、路徑導(dǎo)引方式及原理，結(jié)合課題要求，選擇“紅外導(dǎo)引”作為該系統(tǒng)的導(dǎo)引方式。 本文介紹了 AGV 在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題要求，設(shè)計(jì)了紅外導(dǎo)引 AGV 小車。 MCU。 1953 年，美國(guó) Barrett Electric 制造了世界上第一臺(tái)采用埋線電磁感應(yīng)式的跟蹤路徑自動(dòng)導(dǎo)向車，也被稱作“無(wú)人駕駛牽引車”。 1981 年美國(guó)通用公司開始使用 AGV， 1985 年 AGV 保有量 500 臺(tái)， 1987 年 AGV 保有量 3000 臺(tái)。因其具有靈活性、智能化等特點(diǎn)，能夠方便地重組系統(tǒng)，達(dá)到生產(chǎn)過程中的柔性化運(yùn)輸之目的。 AGV、充電系統(tǒng)、地面移載設(shè)備等都可以根據(jù)實(shí)際需要及工作場(chǎng)地任意布置，這也體現(xiàn)了 AGV 在自動(dòng)化物流中的柔性特點(diǎn)。 （ 4）移載系統(tǒng) 它是用來(lái)完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在不同的任務(wù)和場(chǎng)地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車式、機(jī)械手式等。在編程時(shí)要注意的是 AGV系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為了加快控制臺(tái)和 AGV 之間的無(wú)線通訊以及在此基礎(chǔ)上的 AGV 調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)速度。簡(jiǎn)潔有效的 協(xié)議可以減少控制器處理信號(hào)的時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。隨機(jī)充電采用可任意充電的汽車免修蓄電池，在 AGV的備用停泊站，無(wú)時(shí)間限制地隨時(shí)充電。 AGV 在直線行走、拐彎和接近停位點(diǎn)時(shí)要求不同的車速，直線行走高速度常達(dá) lm/s，拐彎時(shí)為 0. 2m/s～ 0. 6m/s,接近停位點(diǎn)時(shí)為 0. lm/s。某些 AGV 具有編程能力，允許小車離開導(dǎo)引路徑，駛向某個(gè)示教地點(diǎn)，完 成任務(wù)后循原道返回到導(dǎo)引路徑上來(lái)。目前大多數(shù) AGV 系統(tǒng)都是采用分散式通信方式，因?yàn)槠鋬r(jià)格較便宜。 12 完成車體方位計(jì)算的基本輸入數(shù)據(jù)是車輪前進(jìn)或后退的距離，即通過對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的周期性采樣來(lái)獲取。使用開環(huán)控制的前提就是要確保信息源的可靠性。該機(jī)構(gòu)還包括一制動(dòng)器，當(dāng)需要緊急停車時(shí)，按制動(dòng)器開關(guān)來(lái)制動(dòng)車輪。該封裝形狀規(guī)則，便于安裝。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。 （ 2） 單 /多模組的兩種使用方法（單傳感器、陣列式傳感器）： 單模組使用：?jiǎn)文＝M就可完成測(cè)距實(shí)驗(yàn)，一般只用來(lái)做測(cè)距 /障礙物方面的應(yīng)用。對(duì)于車架的設(shè)計(jì)，要有足夠的 強(qiáng)度和硬度要求，故車架材料選用鑄造鋁合金，牌號(hào)為 6061。光 電 感測(cè)器 電源電壓5V， 當(dāng)偵 測(cè)到前方有反射物 體時(shí) ， 動(dòng)作指示燈 亮， out 端 與負(fù) 端形成通路，且 out 端由 4V高 電 位降 為 0V低 電 位 。除 AGV 車體以外的其他輔助系統(tǒng)的安裝直接影響著小車的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。此種傳動(dòng)方式當(dāng)承載重量過大時(shí)，可能會(huì)因電機(jī)扭力不足無(wú)法 19 動(dòng)作。當(dāng) AGV 偏離導(dǎo)引路徑時(shí)，傳感器檢測(cè)到的亮度不同，經(jīng)過運(yùn)算回路計(jì)算出相應(yīng)的偏差值，然后由控制回路對(duì) AGV 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)修正，使其回到導(dǎo)引路徑上來(lái)。 電機(jī)的選擇 自動(dòng)引導(dǎo)車是電動(dòng)車的一種，而電機(jī)是電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)源，出于直流電機(jī)本身具有控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)速方便，不需逆變裝置等優(yōu)點(diǎn)，并且本課題設(shè)計(jì)的 AGV 不需要工作在高速大功率之上，因此，在本文仍采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源 。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成，它的原理框圖如圖 39。滾動(dòng)阻力系數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定。 24 (5)啟動(dòng)時(shí)加速度的校核 啟動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)阻力為 : Ff= 48N。高電壓，平均使用電壓為 3. 6V，是鎳鎘電池、鎳氫電池的 3 倍，使用電壓平坦并且高容量，廣泛的使用溫度 200C600C。安裝在電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的數(shù)字編碼器在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠產(chǎn)生相位相差 90 度的兩路脈沖信號(hào)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以由鑒向電路對(duì)此兩路脈沖進(jìn)行鑒向后獲得，其原理如圖 42所示。 8253可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器可由軟件設(shè)定定時(shí)與計(jì)數(shù)功能，設(shè)定后與 CPU并行工作，不占用 CPU時(shí)間，功能強(qiáng)，使用靈活。 3).中斷的擴(kuò)展 AT89C51 單片機(jī)是使用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的 8259A 中斷控制器來(lái)控制中斷的。 圖 46 8259A引腳圖 RD ：讀信號(hào)，低電平有效