【正文】 圖 317 紅外發(fā)射接 收原理 圖 318 光強度相應(yīng)曲線 反射光強度的輸出信號電壓 Vout 是反射面與傳感器之間距離 x 的函數(shù)，設(shè)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時， x 與 Vout 的響應(yīng)曲線是非線性的，如圖 318 所示。這種電路由于 工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H 橋電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)，其電路原理簡圖如圖 315 所示。故經(jīng)過比較選擇方案二 NOKIA5110 液晶顯示簡介 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 18 圖 39 NOKIA5110 液晶顯示器原理圖 液晶顯示模塊引腳說明如表 32 所示： 表 32 NOKIA5110 液晶顯示模塊的管腳 引腳序號 引腳名稱 功能 引腳序號 引腳名稱 功能 1 SDIN 串行數(shù)據(jù)線 5 RES 復(fù)位 2 SCLK 串行時鐘線 6 VCC 電源正 3 D/C 模式選擇 7 LIGHT 背光燈 4 SCE 芯片使能 8 GND 電源地 NOKIA5110 液晶顯示特點： 1. 性價比高，可以顯示 15 個漢字、 30 個字符，價格相對便宜； 2. 接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動； 3. 速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍； 4. NOKIA5110 工作電壓 ，正常顯示 時工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設(shè)備。 表示，則有關(guān)系式 (32): 錯誤 !未找到引用源。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。 MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線（ Master input slave output） 。因此，同一參數(shù)（曝光時間、鏡頭光圈）難以適應(yīng)各種環(huán)境，在光線較弱環(huán)境下的參數(shù)在強光下會出現(xiàn)輸出飽和，在較強光線下調(diào)節(jié)好的參數(shù)在弱光下輸出電壓過低，甚至處于截止狀態(tài)。缺點：電路設(shè)計復(fù)雜、軟件計算量大、監(jiān)測信息更新速度快。 3. 電機驅(qū)動模塊由 2 片 PMOS 管 IRF4905 和 2 片 NMOS 管 IRF3205 組成了一個 H橋，可以通過 PWM 來控制電機的啟停和正 反轉(zhuǎn)。第 4 章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要介紹的是軟件實現(xiàn)過程的框圖。 (3)郵局、圖書館、港口碼頭和機場 在郵局，圖書館，碼頭和機場候機樓等人口密集的公眾場所，存在著大量的物品的運送工作，充滿不定性和動態(tài)性強 的特點，搬運過程往往也很單一。 AGV 自動化控制系統(tǒng)，基于這種偏差值，以控制車輛的轉(zhuǎn)向，連續(xù)的動態(tài)的閉環(huán)控制設(shè)置能夠保證 AGV 對設(shè)定路徑的穩(wěn)定自動跟蹤。 at the same time with TSL1401 linear CCD transducer switch to identify the black guide line at the central of the white road, which used as the car tracing module, it can gather the signal and transfer it into digital signal that can be recognized by single chip. And the driving chip PNMOS constitute the H bridge constitute of driving chip PNMOS can control direct current motor. Among which the software system is using C program. In a nutshell, the design of the circuit has the advantages of simple structure, easy implementation, and high reliability. KEY WORDS single chip microputer,automatic tracing,driving circuit尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 1 緒 論 進入 二十一 世紀，隨著計算機技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，機器人技術(shù)較以往已經(jīng)有了突飛猛進的提高，智能循跡小車即帶有視覺和觸覺的小車就是其中的典型代表。20xx，(09):213216. [4] 史久根，徐勝生 . 基于文化粒子群算法的機器人路徑規(guī)劃算 [C].20xx 中國儀器儀表與測控技術(shù)大會論文集， 20xx。循跡小車共歷了三 代技術(shù)創(chuàng)新變革： 第一代循跡小車是可編程的示教再現(xiàn)型，不裝載任何傳感器，只是采用簡單的開關(guān)控制，通過編程來設(shè)置循跡小車的路徑與運動參數(shù)，在工作過程中，不能根據(jù)環(huán)境的變化而改變自身的運動軌跡。 智能循跡小車的應(yīng)用 智能循跡小車發(fā)展歷史及主要應(yīng)用場所 如下 ： (1)倉儲業(yè) 1954 年，來自美國南卡羅來納州的 Mercury Motor Freight 公司成為第一批把 AGV小車的應(yīng)用到倉庫的使用者，來實現(xiàn)出入庫貨物的自動處理。這樣一個認識事物、分析事物和處理信息的過程稱之為信息融合過程。 2. 利用 Altium Designer 設(shè)計合理的硬件原理圖。5% 到 177。反映在像素點上就是，像素灰度低。嵌入式工程師或是單片機愛好者只需要為單片機系統(tǒng)預(yù)留 5 個GPIO， 1 個中斷輸入引腳，就可以很容易實現(xiàn)無線通信的功能，非常適合用來為 MCU尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 13 系統(tǒng)構(gòu)建無線通信功能。若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。本系統(tǒng)測量采用第二種方案。數(shù)碼管具有接線簡單、成本低廉、配置簡單靈活、編程容易、對外界環(huán)境要求較低、易于維護等特點。也用于變速范圍很寬的驅(qū)動裝置。設(shè)為電機反轉(zhuǎn)。 8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測、電池、電壓檢。設(shè)為電機正轉(zhuǎn)。當外加額定直流電壓時，轉(zhuǎn)速幾乎相等。 30 20 10 0 10 20 30 聲速 錯誤 !未找 313 319 322 331 337 344 350 超聲波發(fā)射 超聲波接收 時間 T 障礙物 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 17 到引用源。 超聲測距大致有以下方法：一種是取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測量電壓即可測得距離；另一種是測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 16 超聲波與接收超聲波的時間間隔 t，如圖 35 所示，故被測距離為 錯誤 !未找到引用源。若自動應(yīng)答開啟，那么 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址 TX_ADDR 一致）。無線通信速度可以達到 2M(bps)。 線性 CCD 的主要工作原理 TSL1401CL 的核心是 128 個光電二極管組成的感光陣列，陣列后面有一排積分電容，光電二極管在光能量沖擊下產(chǎn)生光電流，構(gòu)成有源積分電路，那么積分電容就是用來存儲光能轉(zhuǎn)化后的電荷。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D轉(zhuǎn)換 (250K/S，即 25 萬次 /秒 )，針對電機控制，強干擾場合。 主要工作原理是 通過 TSL1401 線性 CCD 循跡模塊采集的黑線路經(jīng)或 NRF24L01 無線接收模塊接收遙控器的數(shù)據(jù)，然后由 STC12C5A60S2 產(chǎn)生 PWM 來 控制電機驅(qū)動模塊改變電機的工作狀態(tài)，最后實現(xiàn)小車循跡。自動汽車導(dǎo)航是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅應(yīng)具有正常的運動功能的成分，而且還應(yīng)具有任務(wù)分析，路徑規(guī)劃，信息感知，自主決策等類似人類的智能行為。這種 AGV 小車并不需要設(shè)置任何的人工物理路徑，所以在理論上具有靈活性，在計算機圖像采集，存儲和處理技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 3 類型的 AGV 實用性越來越強。 循跡小車的發(fā)展歷程回顧 隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們希望創(chuàng)造出一種來代替人來做一些非常危險，或者要求精度很高等其他事情的工具，于是就誕生了機器人這門學(xué)科。 參考資料 [1] 河南工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計管理規(guī)范。智能循跡小車是指裝備如電磁，光學(xué)或其他自動導(dǎo)引裝置，可以沿設(shè)定的引導(dǎo)路徑行駛，安全的運輸車。 (2)激光式 安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器的 AGV，可安裝在墻壁或有高反射激光定位 標志的支柱上或者路徑上運行， AGV 依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接收由四周定位標志反射回的激光束，車載計算機，計算出當前車輛的位置和運動方向，通過內(nèi)置的數(shù)字地圖和校準位置相比，以實現(xiàn)自動處理。 1983年瑞典的 大斯得哥爾摩郵局 ， 1988 年日本東京的多摩郵局 ， 1990 年中國上海的 郵政相繼 開始使用 AGV 小車來完成郵品的搬運工作。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 5 2 總體設(shè)計方案 整體設(shè)計方案 主單片機電路直 流 電 機循 跡 模 塊無 線 遙 控 器電 機 驅(qū) 動 模 塊 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 智能循跡小車主要包括了無線遙控器、線性 CCD 循跡模塊，電機驅(qū)動模塊，小車車模等。 5. 無線模塊采用 NRF24L01 來傳輸數(shù)據(jù)，從而可以通過遙控器控制小車。 TSL1401 線性 CCD 簡介 TSL1401 線性 CCD 傳感器陣列由一個 128 1 的光電二極管陣列，相關(guān)的電荷放大尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 11 器電路，和一個內(nèi)部的像素數(shù)據(jù)保持功能，它提供同時集成起始和停止時間所有像素。與輸出電壓密切相關(guān)的參數(shù)是曝光量，曝光量取決于 CCD 模塊所采用的鏡頭光圈大小和程序所控制的曝光時間。 IRQ：中斷信號。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 15 避障模塊 1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GNDRX1TX112345678P3NOKIA5110GNDVCC11VCC11CLKDINDCCE0RSTVCC11RSTCE0DCDINCLK12345678P4超聲波 HC_SR04VCC11Trig1Echo1GNDVCC11Trig0Echo0GNDEcho0Trig0Echo1Trig1SCKMISOMOSIIRQCE1CSNP10DJPWM1PWM2INT0INT1BEEP1KR7R8R9R10R11R12 圖 36 超聲波 HCSR04 避障模塊 原理圖 超聲波 HCSR04 簡介 模塊性能穩(wěn)定，測度距離精確，模塊高精度，盲區(qū)小。溫度與聲速的關(guān)系參照表 31。 圖 311 NOKIA5110 復(fù)位時序 (3)顯示英文字符 英文字符占用 錯誤 !未找到引用源。 所謂的 H 橋電路就是控制電機正反轉(zhuǎn)的。 同時，我們利用它對顏色敏感的特點，當檢測物表面為黑色時，反射光很弱，接收端檢測到的光線可以忽略，使接收端呈現(xiàn)一種狀態(tài)，例如開關(guān)管截止；當被檢測物表面尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 24 為白色時，反射光強烈，發(fā)射端發(fā)射的紅外線被接收端全部接收，使接收端呈現(xiàn)另一種相反的狀態(tài)，例如開關(guān)管開通。如果直接用發(fā)射和接收管進行測量將因為干擾產(chǎn)生錯誤信號，采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準確性。如圖314： 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 21 圖 314 步 進電機 +LM298組合電路 原理圖 方案 三：采用直流電機配合 由雙極性管組成的 H橋 電路。 因為 NOKIA5110 液晶顯示模塊可以顯示出數(shù)字、字母、漢字等，一面了然、外觀比較好看。 圖 37 超聲波測距原理 假定 S 為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時間為 錯誤 !未找到引用源。 接收數(shù)據(jù)時 ,首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μ s 進入接收狀態(tài)等待