【正文】 圖 317 紅外發(fā)射接 收原理 圖 318 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線 反射光強(qiáng)度的輸出信號(hào)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(shí)， 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(jiǎn)單地實(shí)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(jiǎn)圖如圖 315 所示。故經(jīng)過比較選擇方案二 NOKIA5110 液晶顯示簡(jiǎn)介 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(hào) 引腳名稱 功能 引腳序號(hào) 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(shí)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(diǎn)： 1. 性價(jià)比高，可以顯示 15 個(gè)漢字、 30 個(gè)字符，價(jià)格相對(duì)便宜； 2. 接口簡(jiǎn)單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動(dòng)； 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(shí)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(dòng)設(shè)備。 表示，則有關(guān)系式 (32): 錯(cuò)誤 !未找到引用源。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。 MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線（ Master input slave output） 。因此，同一參數(shù)（曝光時(shí)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(qiáng)光下會(huì)出現(xiàn)輸出飽和，在較強(qiáng)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?fàn)顟B(tài)。缺點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、軟件計(jì)算量大、監(jiān)測(cè)信息更新速度快。 3. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由 2 片 PMOS 管 IRF4905 和 2 片 NMOS 管 IRF3205 組成了一個(gè) H橋，可以通過 PWM 來控制電機(jī)的啟停和正 反轉(zhuǎn)。第 4 章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹的是軟件實(shí)現(xiàn)過程的框圖。 (3)郵局、圖書館、港口碼頭和機(jī)場(chǎng) 在郵局，圖書館，碼頭和機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓等人口密集的公眾場(chǎng)所，存在著大量的物品的運(yùn)送工作，充滿不定性和動(dòng)態(tài)性強(qiáng) 的特點(diǎn)，搬運(yùn)過程往往也很單一。 AGV 自動(dòng)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(dòng)態(tài)的閉環(huán)控制設(shè)置能夠保證 AGV 對(duì)設(shè)定路徑的穩(wěn)定自動(dòng)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(jì)與制作 1 緒 論 進(jìn)入 二十一 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)較以往已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)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(jī)器人路徑規(guī)劃算 [C].20xx 中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)大會(huì)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(jiǎn)單的開關(guān)控制，通過編程來設(shè)置循跡小車的路徑與運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(chǎng)所 如下 ： (1)倉儲(chǔ)業(yè) 1954 年，來自美國(guó)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(shí)現(xiàn)出入庫貨物的自動(dòng)處理。這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)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(jì)合理的硬件原理圖。5% 到 177。反映在像素點(diǎn)上就是，像素灰度低。嵌入式工程師或是單片機(jī)愛好者只需要為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留 5 個(gè)GPIO， 1 個(gè)中斷輸入引腳，就可以很容易實(shí)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(jì)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(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動(dòng)重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達(dá)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(cè)量采用第二種方案。數(shù)碼管具有接線簡(jiǎn)單、成本低廉、配置簡(jiǎn)單靈活、編程容易、對(duì)外界環(huán)境要求較低、易于維護(hù)等特點(diǎn)。也用于變速范圍很寬的驅(qū)動(dòng)裝置。設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)。 8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測(cè)、電池、電壓檢。設(shè)為電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)外加額定直流電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎相等。 30 20 10 0 10 20 30 聲速 錯(cuò)誤 !未找 313 319 322 331 337 344 350 超聲波發(fā)射 超聲波接收 時(shí)間 T 障礙物 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 17 到引用源。 超聲測(cè)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(cè)量電壓即可測(cè)得距離；另一種是測(cè)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(jì)與制作 16 超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔 t，如圖 35 所示，故被測(cè)距離為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 一致）。無線通信速度可以達(dá)到 2M(bps)。 線性 CCD 的主要工作原理 TSL1401CL 的核心是 128 個(gè)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(chǔ)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(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊改變電機(jī)的工作狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)小車循跡。自動(dòng)汽車導(dǎo)航是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅應(yīng)具有正常的運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)圖像采集，存儲(chǔ)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(jì)與制作 3 類型的 AGV 實(shí)用性越來越強(qiáng)。 循跡小車的發(fā)展歷程回顧 隨著社會(huì)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(xiǎn)，或者要求精度很高等其他事情的工具，于是就誕生了機(jī)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(jì)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(dòng)導(dǎo)引裝置，可以沿設(shè)定的引導(dǎo)路徑行駛，安全的運(yùn)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(biāo)志的支柱上或者路徑上運(yùn)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(biāo)志反射回的激光束，車載計(jì)算機(jī)，計(jì)算出當(dāng)前車輛的位置和運(yùn)動(dòng)方向，通過內(nèi)置的數(shù)字地圖和校準(zhǔn)位置相比，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(guó)上海的 郵政相繼 開始使用 AGV 小車來完成郵品的搬運(yùn)工作。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 5 2 總體設(shè)計(jì)方案 整體設(shè)計(jì)方案 主單片機(jī)電路直 流 電 機(jī)循 跡 模 塊無 線 遙 控 器電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 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(jī)驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)介 TSL1401 線性 CCD 傳感器陣列由一個(gè) 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(jì)與制作 11 器電路，和一個(gè)內(nèi)部的像素?cái)?shù)據(jù)保持功能，它提供同時(shí)集成起始和停止時(shí)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(shí)間。 IRQ：中斷信號(hào)。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jiǎn)介 模塊性能穩(wěn)定，測(cè)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(shí)序 (3)顯示英文字符 英文字符占用 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所謂的 H 橋電路就是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的。 同時(shí)，我們利用它對(duì)顏色敏感的特點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)物表面為黑色時(shí)，反射光很弱，接收端檢測(cè)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(dāng)被檢測(cè)物表面尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 24 為白色時(shí)，反射光強(qiáng)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(jìn)行測(cè)量將因?yàn)楦蓴_產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)，采用對(duì)反射光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。如圖314： 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 21 圖 314 步 進(jìn)電機(jī) +LM298組合電路 原理圖 方案 三：采用直流電機(jī)配合 由雙極性管組成的 H橋 電路。 因?yàn)?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(cè)距原理 假定 S 為被測(cè)物體到測(cè)距儀之間的距離，測(cè)得的時(shí)間為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ,首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μ s 進(jìn)入接收狀態(tài)等待