基于單片機自動壁障機器人的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 14:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 阻傳感器，用于尋找光源。當機器人前方有光源照射時，光敏電阻的大小將會改變，將2個傳感器的改變量進行比較處理后送入單片機，單片機將會產(chǎn)生相應的調(diào)整信號，使機器人朝光強的方向行走。傳感器8置于機器人后方兩側(cè)朝外的超聲波傳感器，用于在機器人遇到障礙物時的轉(zhuǎn)彎處理，判斷機器人是否完全繞開障礙物，原理同傳感器2。傳感器9置于機器人正后方的光電碼盤，用于計里程，借助于鼠標原理，17第2章 系統(tǒng)主要硬件電路設計，經(jīng)過打磨使其周長為8cm，再在該小輪上打等距離的8個孔，如圖5所示。最小測距精度可達到1cm，足以滿足要求，兩側(cè)裝上光電傳感器，將其安裝在車尾，使之與車的行駛同步。就實際情況自制出來的各個孔之間的距離無法精確相等，但經(jīng)過具體測量該光電碼盤，能保證行駛50 cm產(chǎn)生50個脈沖，于是采用其作為計算距離的基準單位。在直道區(qū)，可由該電路產(chǎn)生的脈沖數(shù)，計算出鐵片中心線至起跑線間的距離。 計算機發(fā)射裝置計數(shù)齒數(shù)接收裝置計算機圖26 計數(shù)齒數(shù)此外，為了清楚直觀地觀察到各傳感器的工作狀態(tài)，電路中還專門為每個傳感器設計了工作指示燈，實時顯示每個傳感器的工作狀態(tài)。在感測模塊和單片機中斷接口之間，需要經(jīng)過電平的邏輯處理，信息才能被單片機所感知。主要是一塊三輸入或非門，所以我們采用現(xiàn)成的74ls27芯片實現(xiàn)邏輯功能。圖27 信號邏輯模塊:74LS27電路圖 方案1：使用超聲波探測器超聲波探測器探測距離遠，測距方便。但由于聲波衍射現(xiàn)象較嚴重，且波包散面太大，易造成障礙物的錯誤判斷。同時，超聲波探測具有幾厘米甚至幾十厘米的盲區(qū)，這對于我們的避障機器人是個致命的限制。故放棄了這一方案。 方案2：使用光電對管探測 光電對管價格低廉，性能穩(wěn)定，但探測距離太近（一般不超過3cm），使得機器人必須制動迅速。而我們由于采用普通直流電機作為原動力，制動距離至少需要10cm。因此不采取這一方案。 ：使用視頻采集處理裝置進行探測 使用CCD實時采集機器人前進路線上的圖像并進行實時傳輸及處理，這是最精確的障礙物信息采集方案，可以對障礙物進行精確定位和測距。但是使用視頻采集會大大增加機器人成本和設計開發(fā)難度，而且考慮到我們機器人行進轉(zhuǎn)彎的精確度并未達到視頻處理的精度，因而使用視頻采集在實際應用中是個很大的浪費，所以放棄了這一方案。 方案4：使用光電開關進行障礙物信息采集 使用三只E3FDS30C4光電開關，分別探測正前方，前右側(cè)，前左側(cè)障礙物信息，在特殊地形（如障礙物密集地形）可將正前方的光電開關移置后方進行探測。E3FDS30C4光電開關平均有效探測距離0~30cm可調(diào)，且抗外界背景光干擾能力強，可在日光下正常工作（理論上應避免日光和強光源的直接照射）。機器人換檔調(diào)速后的最大制動距離不超過30cm，一般在10~20cm左右，因而探測距離滿足機器人需求。故采用此方案。光電開關排列如圖所示： 圖28 光電開關示意圖 此模塊的主要作用是，連接單片機和電機驅(qū)動模塊，并消除干擾，讓單片機能夠準確的控制電機驅(qū)動模塊，在此采用了一集成了四個光耦的集成電路TLP5214，而不采用單個的光耦，且一個集成電路也顯得更美觀，價錢也不高，市場上也容易買到。其原理圖如下圖所示： 圖29 連接模塊：TLP5214電路圖99此模塊的主要作用的驅(qū)動直流電機，讓直流電機有足夠的動力。：使用分立原件搭建電機驅(qū)動電路 使用分立原件搭建電機驅(qū)動電路造價低廉，在大規(guī)模生產(chǎn)中使用廣泛。但分立原件H橋電路工作性能不夠穩(wěn)定，較易出現(xiàn)硬件上的故障，故放棄了這一方案。 第二章 系統(tǒng)硬件主要電路設計：使用L298N芯片驅(qū)動電機 一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號，而且?guī)в惺鼓芏?，方便PWM調(diào)速，電路簡單，性能穩(wěn)定，使用比較方便。L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，正好符合機器人兩個直流電機的驅(qū)動要求。其原理圖如下所示：圖210 驅(qū)動模塊：L298電路圖： ：采用數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管完全可用來顯示已行駛過的路程，且數(shù)碼管亮度大，夜間觀測也比較方便，所以數(shù)碼管在一般場合是首選，但是數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，發(fā)揮的空間比較窄。所以不采用此方案。111淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文設計 方案2：采用液晶顯示用12864的液晶屏作為顯示器件，可以顯示機器人行駛的方向，機器人行駛過的路程，機器人行駛過的時間等等，最重要的是液晶能夠顯示漢字，提供的信息非常直觀，故采用此方案。其原路圖如下所示： 圖211 顯示模塊：12864電路圖1712第三章 系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)設計流程圖如下所示： 圖31 系統(tǒng)軟件主流程圖 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTT0 。外部中斷0入口 ORG 000BH 。定時器/計時器0中斷入口 LJMP TIME0 ORG 0050HMAIN: MOV SP,6FH 。主程序 SETB EA 。開總中斷 SETB EX0 。開外部中斷0 SETB IT0 。設置外部0為邊沿觸發(fā) SJMP $ 。等待外部中斷INTT0: MOV A,00H 。累計器清零MOV C, 。光電管1傳來的信號 MOV ,C 。光電管1值送累加器0位 MOV C,
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