【正文】 。將開關編號為：0～11號，把0～7號開關連接到U8的相應輸入端，把8～11號開關連接到U7的0～3號輸入端。如此時7號開關按下，由芯片74HC148的特性可知，它的GS端將輸出低電平，通過一個與門74HC08將兩個74HC148的GS信號相與輸出，并連接到LPC2119的外中斷0端口，收到中斷信號后，LPC2119立即讀取編碼信號，通過讀入的二進制數1000可以確定是第7號開關發(fā)生碰撞，啟動緊急處理程序。（1）超聲波的特點和應用聲波是一種機械波，是質點的振動在彈性介質的傳播。聲波可分為次聲波、聲波、超聲波和特超聲波。人類的耳朵能聽到的聲波在20Hz20KHz之間，超聲波的頻率在20KHz40KHz之間。超聲波具有以下特點：1）由于超聲波的波長較短，其發(fā)射的方向性就較強，這意味著它的發(fā)射能量較為集中，對方向的鑒別能力較強。2）超聲波在傳播過程中，當遇到兩種不同的介質時，其大部分能量將會被反射，超聲波傳感器也正式利用這個特性來探測物體或進行測距。3）由于超聲波的振動頻率較高，它可以得到較大的加速度。超聲波測距所用的方法一般有相位檢測法、聲波幅值檢測法和渡越時間法。其中相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限；而聲波檢測法很容易受反射波的影響：所以現在用于機器人避障的測距方法中，多數使用渡越時間法【39】。單片機系統發(fā)射驅動電路超聲頭T回波檢測電路超聲頭R障礙物 超聲波避碰系統的原理圖其計算公式為： D= Ct （211） 其中D為移動機器人與被測障礙物之間的距離；t為超聲發(fā)射到超聲返回的時間間隔，即“渡越時間”；C為超聲波在介質中的傳播速度，C的值會隨著溫度的變化而變化，在空氣中C與溫度的關系為： C= (212)其中T為攝氏溫度，在不要求測距精度很高的情況下，一般可以認為C為常數，在試驗中，設定：C=。2. 避碰超聲傳感器的電路設計由于超聲波傳感器模塊在一直不停的采集外部環(huán)境信息，所以它的任務量是十分繁重的，如果把這個模塊也交給LPC2119來管理，那么將給LPC2119的壓力就太大了，所以在這里我們應用了ATMAL公司的一款MCS51系列單片機AT89C2051來管理超聲波傳感器模塊。超聲波傳感器模塊的主要功能包括：超聲波信號的驅動，回波信號的采集放大，放大后信號的鑒別，以及與LPC2119的I2C通信。應用本系統對所要求測量范圍20cm～400cm內的平面物體做了多次測量發(fā)現，重復性好。如果加大超聲波發(fā)射的驅動電流，接收部分放大電路再加一級，可以使檢測測距離增大到600cm。由于受到環(huán)境溫度、濕度等因素的影響，超聲波的測量值與實際值存在著一定的誤差。采用該超聲波傳感器模塊，進行了超聲波測距實驗。 超聲波實驗數據表 根據以上數據，采用最小二乘法【40】 計算出實際距離與測量距離之間的補償公式，曲線擬合得到的結果為： y=+ （211）4）避碰傳感器系統的抗干擾研究在使用多個超聲波傳感器的時候，就會增加測量時的干擾噪聲，主要是因為兩個原因：一個來自于其它超聲波傳感器的環(huán)境噪聲，這種情況主要是出現在多移動機器人協作的環(huán)境中有其它移動機器人的情況下。另一個原因是同一個移動機器人上的超聲傳感器之間的相互干擾，也就是信息交叉的問題。 對于機器人之間的相互干擾，我們采用不同的機器人應用不用頻率的超聲波的方法加以解決。如機器人a采用40KHz的超聲波，機器人b采用30KHz的超聲波；當機器人a接收到機器人b發(fā)出的超聲波后，進行放大后加到它的鎖相環(huán)檢波電路中，由于該鎖相環(huán)電路只對40KHz的超聲波敏感，所以不會對這信號做出反應，AT89C2051不會收到中斷信號，也就不會產生干擾。機器人b接收到機器人a發(fā)出的超聲波信號時，結果是相似的。 對于第2種干擾，同一個機器人上的超聲傳感器之間的相互干擾，也就是信息交叉問題。例如，傳感器c接收到的超聲反射波除了由傳感器c發(fā)射的以外，還有傳感器d發(fā)射的，這樣對傳感器c而言，就產生了交叉信息干擾。為了消除這種干擾，文獻【41】中提出了一種解決方案，它采用一種稱為EERUF方法，來控制超聲波傳感器的信號的發(fā)射，通過在每個超聲波傳感器發(fā)射超聲波之前增加延遲時間按，保證上一個超聲波回波已經返回或并沒有探測到物體，即意味著上一次的發(fā)射不會在本次發(fā)射后返回，以此克服干擾。 我認為這種方法確實可以有效的抵消同一機器人上的超聲傳感器干擾，但是這種方法是建立在犧牲傳感器處理時間上的。在應用這種方法時，必須要考慮到最壞的情況，也就是讓等待最長的時間，效率很低。而我們的移動平臺要求快速反應，傳感器的效率是很重要的，不能讓它成為限制機器人性能發(fā)揮的瓶頸，機器人每走一步就要停下來探測環(huán)境是決不允許的。 因此，在這里我提出了一種基于硬件的處理方法，處理傳感器信息的交叉干擾。由前面講述的18路超聲波的產生以及發(fā)射的原理可以知道，18路超聲中有16路是通過74HC154經過譯碼而產生的。又由74HC154的特性可知，如果此刻的譯碼信號為0110，并且74HC154的使能端使能時，其第5條譯碼線此時將輸出低電平，而其他的譯碼線則輸出高電平。當發(fā)射超聲波時，第5條譯碼線輸出40KHz的方波序列，當超聲波發(fā)射結束后，第5條譯碼線輸出低電平，其他的15條譯碼線均輸出為高電平。我們就是利用譯碼之后的產生的地點哦作為接收終端的選通信號。實際應用中，一共使用了5個總線驅動器74HC125將18路超聲波傳感器的中斷請求信號掛接到“總線”上，如果此時是第5路超聲波在發(fā)射，那么只要控制第5路中斷請求信號的74HC125選通信號是低電平，而其他的各路都是高電平。這樣即使第4路超聲波傳感器接收到了第5路的回波，并且也由LM567產生了一個低電平請求中斷，但是由于該路的74HC125沒有選通，呈現高阻狀態(tài)，因此這個信號是永遠也無法被CPU響應的。這樣，我們就用硬件的方法避免了傳感器信息的交叉干擾，避免了使用軟件延時弊端，實踐證明這種方法是有效并且可行的。三、全文總結通過這次畢業(yè)設計使我學到了很多，也碰到了很多困難，但在老師和同學的幫助下一一克服了。讓我把這幾年學到的東西融會貫通，各個方面都有很大的促進，讓我學會如何將基礎理論知識與專業(yè)知識有機的結合在一起，學以致用。輪式移動機器人的研究較早也較成熟，研究工作很多都在控制器設計、算法研究和仿真上，但實際的移動機器人是復雜的非線性系統，模型的確定很困難，采用先進的控制技術和智能控制方法實現系統還需要有一定的經驗。本文采用目前較流行的ARM微控制器為核心，使用了光電編碼器、超聲避碰傳感器等實現對輪式機器人的運動控制。參考文獻[1] 朱森良，楊建剛，[2] 王于，林良明，(2)[3] Hu H S, Brady M. A parallel processing architecture for sensorbased control of intelligent mobile robot. Robotics and Autonomous System, 1996,1(7)[4] 蔡自興，周翔，,22（3）[5] 楊玉君，陳佳品，[J].,7[6] 蔡自興，,18[7] 曹志強，[8] 趙憶文，,21（6）[9] 范永，,15（3）[10]曹志強，張斌，,23[11] Simmons R, Smith T , Dias M B. A layered architecture for coordination of mobile robots [A].2002 NRL Workshop on MultiRobot Systems[C],2002[12] JCLatombe. Robot Motion Planning. Kluwer, Norwell. 1991[13] 袁曾任，,22（2）[14] 王軍，蘇劍波，,23（2）[15] [J].,11[16] 曹洋，周云龍，[J],31（17）[17] 馬保離，宗光華，—多項式擬合法[J],25（5）[18] 昊海，宗鳴，[J].,18(4)[19] LPC2119/2129/2194/2292/2294 ，10[20] 移動機器人移動機構及運動控制的研究[J]. [21] 馮培俤，系統辨識，致 謝首先，感謝學校四年來對我的培養(yǎng)，感謝我們系領導在畢業(yè)設計過程中隊我們畢業(yè)生的關心和支持！其次，我要特別感謝我的指導老師余老師，在畢業(yè)設計過程中，無論在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到指導老師的細心指導和幫助，我得以順利完成論文寫作。我愿借此機會向我的指導老師表示衷心的感謝！最后感謝同學在我最困難的時候給予我?guī)椭?，讓我能夠順利完成畢業(yè)設計。.............學習參考1. 若不給自己設限，則人生中就沒有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時間，總會看清一些事。用一些事情，總會看清一些人。有時候覺得自己像個神經病。既糾結了自己，又打擾了別人。努力過后，才知道許多事情，堅持堅持，就過來了。4. 歲月是無情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。歲月是有情的，假如你奉獻給她的是一些色彩，它奉獻給你的也是一些色彩。你必須努力，當有一天驀然回首時，你的回憶里才會多一些色彩斑斕，少一些蒼白無力。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。