【正文】 結(jié)論與建議 經(jīng)過(guò)最后系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不斷完善 ， 最終本系統(tǒng)順利完成了以 STC89C52 單片機(jī)為核心控制單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下行走平臺(tái)的直線、轉(zhuǎn)向、潛浮等的運(yùn)動(dòng)控制。 配重方式建議采用，內(nèi)部負(fù)重的方式。北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 ,:78. ［ 11］劉歌群 .用單片機(jī)產(chǎn)生 7路舵機(jī)控制 PWM波的方法［ J］ .機(jī)械與電子 ,2020,(2):7678 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） 29 致謝 在此論文完成之際，首先向我的指導(dǎo)老師龔麗農(nóng)老師致以誠(chéng)摯的感謝，感謝龔老師在課題的研究設(shè)計(jì)過(guò)程中給與我極大的支持、信任和關(guān)心 .在論文的前期準(zhǔn)備、寫(xiě)作以及最后的審查過(guò)程中耐心幫我解決遇到的難題。 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） 28 參考文獻(xiàn)： [1]王松 ,王田苗等 ．機(jī)器魚(yú)輔助水下考古實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 機(jī)器人 ,2020,27(3):147151. [2]MNakashima, K. Tokuo, K. Amiaga, K. One. Experimental Smay of a SelfPropelled Twojoint Dolphin Robot． Proceedings of the Ninth International Offsore and Polar Engineer Conference,1994:419214. [3]Anderson J M,Kerrebrock Vorticity Control Unmanned Undersea Vehicle(VCUUv1 Performance results. 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[4]FUKUDA T,KAWAMOTO A。通過(guò)無(wú)線模塊接收到上位機(jī)指令控制 L298N 驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)渦輪推動(dòng) 水下平臺(tái) 在水下行走， 水下平臺(tái) 下方舵機(jī)帶動(dòng)尾翼控制 水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向， 水下平臺(tái) 左側(cè)及右側(cè)舵機(jī)分別帶動(dòng)左右翼控制 水下平臺(tái)下潛與上浮。 //低位 b=ReadOneChar()。 Init_DS18B20()。0x01。 // 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80。 //稍作延時(shí)返回 return dat。 //DQ 復(fù)位 DelayUs2x(5)。// 使得右側(cè)部的轉(zhuǎn)向舵機(jī)信號(hào)端為高電平 } if(ib) { PWM_vertical_right=0。以 180 度角度舵機(jī)為例，那么對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系： 表 51舵機(jī)控制角度對(duì)應(yīng)關(guān)系 脈沖高電平部分 舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度 0 度 45 度 90 度 135 度 180 度 舵機(jī)部分相關(guān)控制程序 ： void pwm0() interrupt 1 //定時(shí)器 0 中斷，產(chǎn)生 PWM 波控制轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度 { 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） 24 TH0=(65536100)/256。 } void UART_SER (void) interrupt 4 //串行中斷服務(wù)程序 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） 23 { if(RI) //判斷是接收中斷產(chǎn)生 { RI=0。 SM0=0。 ，選擇方便。 因此在運(yùn)動(dòng)部分可能會(huì)有漏水現(xiàn)象，系統(tǒng)進(jìn)水會(huì)損壞控制部分 ，因此 要做好密封防水工作 。 因此 在氣密性良好的情況下建議采用氣囊式潛水 ， 而在氣密性達(dá)不到要求時(shí)則采用舵板式潛水效率及安全性更高。其轉(zhuǎn)動(dòng)角度與潛水深度及時(shí)間的關(guān)系如表42 所示： 表 42氣囊式潛浮吸水與下潛程度表 舵板轉(zhuǎn)動(dòng)角度（ 90176。 因此采用 SRWF1 系列 串口 無(wú)線模塊 。 因此采用 L298N 驅(qū)動(dòng)模塊作為電極的驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，帶動(dòng)渦輪，推動(dòng) 水下平臺(tái) 行進(jìn) 。系統(tǒng)電路總體原理圖如圖 31 所示： Vin1ON5GND3OUT2F4U1 LM2596Vin680uFC1D1220uFC230mHL1OUT100uFC3EA/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+5C512345678H2H8C312345678H3H812345678H4H812345678H5H812P112P212345678P?Header 8EN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U?L298NVCCD1 D2 D3 D4D5 D6 D7 D8VCCAA+BB+L2L4L1L310KR110KR2穩(wěn)壓電源STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng)L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊TXDRXDVCCGND天線*SRWF1VCC12P3天線無(wú)線模塊DQ2GND1VCC3U6DS1820+5R1010K+5溫度DS18B20C1+1C13C2+4C25T1in11T2in10R1out12R2out9V+2V6T1out14T2out7R1in13R2in8VCC16GND15MAX232C6105C5105TXDRXDC7105C8105VCC1234567891110DB2D Connector 9R232_TXR232_RXTXD1DTR2RTS3VDD4RXD5RI_N6GND7NC8DSR_N9DCD_N10CTS_N11SHTD12E_CLK13E_DA14DP(D+)15DM(D)1617GND18NC19VCC20GND21TRI_S22LD_M23NC24GND_A25PLL_TE26OSC127OSC228U4PL2303R2627R2527C4Y112MC920PC1020PC14100uFVCC1D2D+3GND4U8USBC8VCCR272K 圖 31系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)原理圖 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） 12 軟件 設(shè)計(jì) 圖 32系統(tǒng)總體控制設(shè)計(jì)圖 首先由上位機(jī)通過(guò)軟件發(fā)送控制指令，并通過(guò)串口無(wú)線模塊發(fā)送，由下位機(jī)通過(guò)串口無(wú)線模塊接收到數(shù)據(jù)指令，下位機(jī) 的單片機(jī) 接收到指令后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，分析 SBUF的數(shù)值， 執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作指令，完成水下行進(jìn)以及數(shù)據(jù)采集等動(dòng)作。 在 水下平臺(tái) 內(nèi)部安裝水泵通過(guò)吸水以及排水產(chǎn)生的反作用力，配合 水下平臺(tái) 主渦輪助推器完成轉(zhuǎn)向的動(dòng)作。 鑒于系統(tǒng) 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 運(yùn)行， SRWF1 系列無(wú)線模塊有長(zhǎng)達(dá) 15cm左右的外置天線，可以通過(guò)導(dǎo)線接到 水下平臺(tái) 外 部減少了水對(duì)信號(hào)的干擾和屏蔽作用，傳輸青島農(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） 9 距離 最遠(yuǎn) 可以達(dá)到 2020 米，且為串口通信方式，使用簡(jiǎn)單，使用的 I/O 也相 較少 。 但在不同水質(zhì)環(huán)境下，水的浮力不同在改變自身密度方面較為復(fù)雜。 但在防水工作做好的前提下優(yōu)先采用該方案 。 通過(guò)吸排水改變 水下平臺(tái) 自身密度實(shí)現(xiàn)上下浮動(dòng) 。此芯片采用的是標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平作青島農(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） 5 為控制信號(hào)； 它具有兩個(gè)使能 控 制端，使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。 并且 STC89C52 系列單片機(jī) 能量消耗低、相對(duì)于其他低價(jià)格的單片機(jī)，性?xún)r(jià)比比較高。 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） 4 方案及論證 方案一： 采用 STC 公司的 STC89C52RC 系列的單片機(jī)最小系統(tǒng)板作為控制單元 。在 水下平臺(tái) 內(nèi)部設(shè)計(jì)完成相關(guān)單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及其外部輔助電路的設(shè)計(jì) 。 噴水推進(jìn)的效率主要取決于推進(jìn)泵效率和噴水系統(tǒng)效率 [7]。 1989 年，美國(guó)人 Henry Stommel 在海洋學(xué)雜志（ Journal of Oceanography）上發(fā)表了一篇題為 “TheSlocum Mission”的論文 [1]，開(kāi)啟了水下滑翔機(jī)的平臺(tái)。而人類(lèi)本身不能長(zhǎng)期置身于水中去采集了解水下的信息，因此為了更加方便 地 了解水下的信息各種水下機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生 ， 但是目前為止，還沒(méi)有成熟固定的水下機(jī)器人設(shè)計(jì)方法。通過(guò)無(wú)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、上位機(jī)對(duì)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)等功能。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)、單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成。 其中除了在軍事、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用外，在現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)也迫切需要水下機(jī)器人來(lái)進(jìn)行水下信息采集和處理 。 1994 年 MIT 研究組成 功研制了世界上第一條真正意義上的仿生金槍魚(yú) (Rl0botun ） [2]。 2020 年 8 月， 北京航空航天大學(xué) 機(jī)器人所和中科院自動(dòng)化所合作研制出實(shí)用的仿生機(jī)器魚(yú)，參加了對(duì)鄭成功古戰(zhàn)船遺址的水下考古探測(cè) [8]。 包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，穩(wěn)壓電源模塊的設(shè)計(jì)，以及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)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） 3 計(jì)，調(diào)試并完成整體性能要求以配合整體機(jī)械結(jié)構(gòu)完成水下行走的目標(biāo)。 主要用于接收采集無(wú)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) ， 然后發(fā)送至 I/O 口執(zhí)行相應(yīng)的指令 ， 完成相應(yīng)動(dòng)作 ， 完成 水下平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)要求。操作方便，并且可以采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，所用的成本非常低，雖然最小系統(tǒng)體積小功能齊全，非常符合此系統(tǒng) 水下平臺(tái) 設(shè)計(jì)的控制參數(shù)等的要求。 在使用的電路設(shè)計(jì)中需要通過(guò)光電耦合器進(jìn)行隔離，使其抗干擾能力更強(qiáng)， PWM 脈寬可以進(jìn)行平滑調(diào)速，并且可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的不同控制。 該方法需要選擇合適的水泵作為吸排水的工具 。方案三中采用 水下平臺(tái) 兩側(cè)安裝機(jī)翼的方式能夠改變 水下平臺(tái) 行進(jìn)角度 在助推器的推動(dòng) 下能夠完成潛浮的動(dòng)作 要求。方案二采用外部負(fù)重的方式，能夠隨時(shí)改變 水下平臺(tái) 負(fù)重 ，從而 較方便的改變 水下平臺(tái) 的 密度， 以 達(dá)到理