【文章內(nèi)容簡介】 圖 316 圖 317若需要運行更穩(wěn)定也可使用 4 個 QTI 傳感器，安裝方法如圖 317 所示。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 19 圖 318這里我們以 4 個 QTI 為例，用螺絲固定好 QTI 傳感器后，如圖 316 所示。QTI 傳感器的引腳如圖 317 所示，將傳感器上的光電管面對你的時候，從上到下三個引腳依次為：GND、SIG、VCC。針腳定義：1 GND 電源地2 SIG 信號輸出3 VCC 5V 直流電源 控制系統(tǒng) 驅(qū)動控制系統(tǒng)本控制系統(tǒng)采用的是 AT89S52 單片機來控制一個伺服小車，該小車主要由兩個獨立驅(qū)動的主動輪、一個從動輪構(gòu)成，小車的運動由主動輪上的電機驅(qū)動，驅(qū)動力 來源于兩個伺服 電機，而車門的 往復(fù)直線運動由 另一伺服電機驅(qū) 動，它們的作用 是在程序控制下高效率的將動力電池組的能量轉(zhuǎn)化為各個伺服電機的動能。 G N DS I GV C C西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 20 圖 319小車的轉(zhuǎn)彎主要通過兩個電機的運動速度不同來實現(xiàn)。小車的轉(zhuǎn)動角度為360，根據(jù)控制程序可以實現(xiàn)伺服小車前后左右行進（表 31） 。表 31 伺服小車控制原理車體動作 左伺服電機 右伺服電機前進 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)后退 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)表 31電機引腳配置本設(shè)計所用到的電機有三個，分別為控制車輪轉(zhuǎn)動的左右電機以及控制車門水平移動的電機。電機引腳配置如表 3圖 321。表 32 圖 321電機 引腳左電機 P11右電機 P10西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 21 巡線控制系統(tǒng)QTI 傳感器作為本設(shè)計的檢測系統(tǒng)，主要實現(xiàn)光電檢測，即利用 QTI 傳感器對公交車的行進路線進行檢測。本設(shè)計用 QTI 傳感器用于檢測路面信息（2cm 寬的黑線） ，車底盤上使用 4個 QTI 傳感器，以適應(yīng)起始和終點的停車的需要并達到巡線的功能在寶貝車機器人上安裝 4 個 QTI 線跟蹤傳感器就能實現(xiàn)對黑線跟蹤，根據(jù)這個原理，傳感器組合就可以讓機器人按照設(shè)定好的地圖（圖 322）運動。圖 322我們用 4 個 QTI 傳感器，來幫助機器人完成在設(shè)定場地上的行走。在進行電路圖的組裝之前，我們應(yīng)該對無焊錫面包板有一定的認識。教學(xué)板前端，那塊白色的、有許多孔或插座的區(qū)域，稱之為無焊料的面包板（圖西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 22 323） 。面包板連同它兩邊黑色插座，稱之為原型區(qū)域。在面包板插座上插上元器件，比如電阻、LED、揚聲器和傳感器，就構(gòu)成了本書中的例程電路。元器件靠面包 板插座彼此連接。在面包板上端有一條黑色的插座，上面標識著“Vcc” 、“Vin”和“GND” ，稱之為電源端口，通過這些端口，你可以給你的電路供電。左邊一條黑色的插座從上到下標識著 PP1P12??P37（共 18 個，部分端口并未標出） 。通過這些插座，你可以將你搭建的電路與單片機連接起來。 面包板上共有18行插座，通過中間槽分為兩列。每一小行由五個插座組成，這五個插座在面包板上是電氣相連的。根據(jù)電路原 圖323理圖的指示，你可以將元器件通過這些五口插座行連接起來。如果你將兩根導(dǎo)線分別插入五口插座行中的任意兩個插座中，它們都是電氣相連的。電路原理圖就是指引你如何連接元器件的路標。它使用唯一的符號來表示不同的元器件。這些器件符號用導(dǎo)線相連，表示它們是電氣相連的。在電路原理圖中，當(dāng)兩個器件符號用導(dǎo)線相連時，電氣連接就生成。導(dǎo)線還可以連接元器件和電壓端口?！癡cc”、 “Vin”和“GND”都有自己的符號意義。 “GND”對應(yīng)于教學(xué)板的接地端；“Vin”指電池的正極；“Vcc”指校準的+5V電壓。電路的設(shè)計與組裝：本設(shè)計中所用到的電路主要包括QTI傳感器電路，可通過他們各自的原理圖對它們的電路進行設(shè)計并進行組裝。在本設(shè)計中，三極管相當(dāng)于一個開關(guān)：當(dāng) P3_6 置高時，從集電區(qū)經(jīng)基區(qū)到發(fā)射區(qū)電路導(dǎo)通，加載在 IR LED 上的電壓為 VCC（5V） ，IR LED 向外發(fā)射紅外線；當(dāng) P3_6 置低時，電路又斷開，IR LED 停止發(fā)射。在電路的連接時，應(yīng)注意它的連接方法，如下圖所示：（1）QTI 巡線原理圖（圖 324）西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 23 圖324“GND”對應(yīng)于教學(xué)板的接地端；“Vcc”指校準的+5V電壓。圖 3254 設(shè)計中的改 進改 進 =改 善 +創(chuàng) 新 。 改 善 是 在 不 拋 棄 原 經(jīng)營 方 案 的 前 提 下 而 進 行 的 改 進 。 創(chuàng) 新 是 通 過拋 棄 原 經(jīng) 營 方 案 并 建 立 新 經(jīng) 營 方 案 的 前 提 下而 進 行 的 改 進 。 在 設(shè) 計 過 程 中 ， 不 斷 地 、 一步 一 步 地 、 階 梯 式 地 改 進 ， 會 使 得 設(shè) 計 處 在不 斷 完 善 的 過 程 中 ， 更 清 晰 的 表 達 自 己 所 要 表達 的 東 西 ， 使 讀 者 更 容 易 理 解 。改 進 主 要 分 為 兩 個 部 分 ：（ 1） 機 構(gòu) 方 面 的 改 進（ 2） 控 制 方 面 的 改 進 控 制 改 進西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 24 巡線方案可利用紅外技術(shù)或 QTI 傳感器采集地面信息，采用 AT89S52 單片機進行適時控制，實現(xiàn)智能循線和避障。若利用紅外技術(shù)，將三個紅外線光電傳感器分別裝在車體的左中右，當(dāng)車的左邊的傳感器檢測到黑線的邊界時，主控芯片控制左輪電機減速，車向右修正，當(dāng)車的右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機減速，車向左修正，中間的傳感器起附帶修正的作用，黑線在車體的中間，中間的傳感器一直檢測到黑線，當(dāng)偏離黑線時也開始修正，從而使小車沿著黑色的軌道行走。若利用 QTI 傳感器，則使用光電接受管來探測它下面的表面反射光強度的傳感器。當(dāng) QTI 傳感器在一個很暗的表面上時，反射光強度很低。當(dāng) QTI 傳感器在一個很亮的表面上時，反射光強度很高，從而導(dǎo)致傳感器輸出的變化。即探測到黑色物體輸出高電平，探測到白色物體輸出低電平。由于站牌的檢測系統(tǒng)中需要用到紅外技術(shù)，為了方便且不易混淆，故而使用 QTI 傳感器，QTI 傳感器的特性使其很適合用在巡線、迷宮導(dǎo)航、探測場地邊緣等應(yīng)用中。 伺服電機的測試通過測試確保主板和伺服電機之間的電氣連接正確。我們要確保右邊的伺服電機從端口P1_0接收到脈沖后旋轉(zhuǎn)，左邊的電機從端口P1_1接收到脈沖后旋轉(zhuǎn)。 （1）測試右輪下面的例子程序測試連接到右輪（圖41）的伺服電機。程序?qū)⑹褂逸嗧槙r針旋轉(zhuǎn)三秒，停止一秒，然后逆時針旋轉(zhuǎn)三秒。 例程: （程序見附錄一）?? 將機器人擱起，使驅(qū)動輪懸空。?? 裝電池到電池盒?? 把三位開關(guān)設(shè)置到位置“2”。?? 鍵入、保存并運行程序。?? 驗證右輪是否順時針旋轉(zhuǎn)三秒，停止一秒，然后逆時針旋轉(zhuǎn)三秒。 圖41西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 25 ?? 如果右輪的運動同你預(yù)計的不同，參考伺服電機故障排除部分，它就在例程后面。（2） 測試左輪現(xiàn)在該在左輪上做同樣的測試，如圖 411 所示。這包括更改程序，使脈沖發(fā)到連接 P1_1 的伺服電機而不是連接 P1_0 的伺服電機。現(xiàn)在要做的是將程序中的 P1_0 改為 P1_1。（見附錄一）?? 把P1_0改為P1_1。?? 保存并運行程序。?? 驗證左輪是否順時針旋轉(zhuǎn)三秒，停止一秒，然后逆時針旋轉(zhuǎn)三秒。圖411 ?? 如果不是你所預(yù)期的，參考伺服電機故障排除部分。（3）伺服電機故障排除：這是一些非常常見的征兆和和修補方法。a 伺服電機根本不轉(zhuǎn)。?? 確定三位開關(guān)撥到位置“2”。然后，你可以按下并釋放復(fù)位按鈕，重新運行程序。?? 仔細檢查你的伺服電機接線。檢查你的程序輸入是否正確。右邊的伺服電機不轉(zhuǎn)，但是左邊的轉(zhuǎn)。這意味著伺服電機反了。連接到P1_0的電機應(yīng)該連接到P1_1，連接到P1_1的電機應(yīng)該連接到P1_0。?? 斷開電源。拔下伺服電機。?? 把原連接到P1_0的電機連接到P1_1。把原連接到P1_1的電機連接到P1_0。?? 打開電源。b 輪不完全停下來，它緩慢旋轉(zhuǎn)。這意味著伺服電機沒有正確的調(diào)零。你可以調(diào)節(jié)程序來讓伺服電機停止。你通過修改delay_nus(1500)讓電機停止。?? 如果輪子緩慢的逆時針旋轉(zhuǎn)，用一個比1500小一點的數(shù)。?? 如果輪子緩慢的順時針旋轉(zhuǎn)，用一個比1500大一點的數(shù)。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 26 ?? 如果你在1480至1520之間的數(shù)找到一個數(shù)讓電機完全停止，然后把這個數(shù)用在delay_nus函數(shù)中。c 輪子在順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)之間不停止。車輪可能快速的朝一個方向旋轉(zhuǎn)3秒鐘另一個方向旋轉(zhuǎn)4秒鐘，可能快速的旋轉(zhuǎn)3秒鐘，然后慢速的旋轉(zhuǎn)1秒鐘，然后又快速的旋轉(zhuǎn)3秒鐘?；蛘撸赡芸焖俚某粋€方向旋轉(zhuǎn)7秒鐘。不管怎樣，都說明電位器失調(diào)。去掉輪子，下掉伺服電機，伺服電機調(diào)零。 要保證車體的直線運動，就要確保兩輪速度的一致性，電機的速度是由脈沖的寬度即程序中延時函數(shù)delay_nus的參數(shù)n決定的。n越接近1500，電機旋轉(zhuǎn)越慢。這就意味著需要把控制P1_0或P1_1上的脈沖的寬度的delay_nus函數(shù)中的1300更改為一個更接近1500的數(shù)。如果寶貝車只是偏移軌跡一點，也許改為1320可以成功。如果電機嚴重不匹配，也許需要改為1380?？赡芤?jīng)過幾次嘗試才能得到正確的值。比如說你的第一個推測是1320，但是還不夠，因為寶貝車還是稍微向左偏，于是試試1340，也許矯正過多，最后1330是正確的。這叫重復(fù)過程，意思是說這是一個用重復(fù)試驗得到正確結(jié)果的過程。經(jīng)過不斷的修改與調(diào)試，可以確定delay_nus的參數(shù)n的數(shù)值，確保小車的直線度。程序見附錄二 謝 辭歷時兩個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。本系機器人實驗室的開放也為我的設(shè)計提供了實習(xí)場地。同時要對黨媚老師表示深深的感謝，感謝田老師向我們提供慧魚組件，讓我們能夠完成對機器人車體及各機構(gòu)的組裝，在此對周挺老師和黨媚老師表示深深的感謝。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計中對西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 27 于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這兩個月的設(shè)計是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。文 獻1 秦志強，C51 單片機應(yīng)用與 C 語言程序設(shè)計，北京：電子工業(yè)出版社，2022,122 李廣弟,單片機基礎(chǔ),北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2022,56～643 何立民,單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,北京：航天航空大學(xué)出版社,2～5,46～504 趙負圖,傳感器集成電路手冊,第一版,化學(xué)工業(yè)出版社,2022,590～591西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 28 附 錄附錄一 測試伺服電機includeavr///寶貝車的標準頭文件includeavr/ //串口的頭文件int main(void) //主函數(shù)，程序從這里開始運行{西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 29 int counter。usta_Init(