【正文】 另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)，使我能夠在以后的工作中不斷進(jìn)步，勇攀高峰。她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師王艷輝老師。正符合當(dāng)今社會(huì)的要求，通過自動(dòng)搬運(yùn)小車的應(yīng)用，也為各行各業(yè)都節(jié)省了人力，物力。作為一門新興的綜合技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)料車、固定場(chǎng)地搬運(yùn)車等技術(shù)領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。從某種意義上說，機(jī)器人技術(shù)水平反映著一個(gè)國家的綜合技術(shù)實(shí)力的高低，智能小車應(yīng)該說是最基本的機(jī)器人雛形，智能小車控制系統(tǒng)的研制將有助于推動(dòng)智能機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)為智能機(jī)器人的研制提供更有利的手段?？傮w趨勢(shì)是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。31經(jīng)濟(jì)效益分析機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極” 形式。而該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也存在著很高的實(shí)用價(jià)值，系統(tǒng)利用簡單的元器件，通過程序編寫實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過程中的全自動(dòng)功能。通過對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，深刻體會(huì)到專業(yè)知識(shí)的熟練掌握是十分重要的。當(dāng)沒有物體時(shí)，小車就直接行駛到 C 點(diǎn)停止。然后小車?yán)^續(xù)行駛到 B 點(diǎn)，這時(shí)車上的小燈熄滅，表示物體已經(jīng)存放在Ｂ點(diǎn)。當(dāng)有物體時(shí)，因?yàn)閷?duì)于電磁鐵的連接還不能完全控制，使得只能用小燈的亮滅來模擬。30結(jié) 論通過不斷的嘗試與努力，針對(duì)該課題所作的設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車向前行駛，發(fā)現(xiàn)小車有失控的情況。這可能是在設(shè)置參數(shù)時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。為了解決這個(gè)問題，在調(diào)試過程中，用小燈的亮滅來模擬取物，燈亮取物成功，燈滅卸物完畢，并在程序中添加29延時(shí)程序，來模擬拾取與放下物體的過程所用時(shí)間。針對(duì)這個(gè)問題，做以下調(diào)試，增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)處三極管的導(dǎo)通頻率，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速加大，使小車運(yùn)行加快，從而使時(shí)間減短。 軟硬件聯(lián)調(diào)在軟硬件聯(lián)調(diào)過程中，因?yàn)樾≤嚨乃俣容^慢，所以在記錄顯示取物及卸物時(shí)間時(shí)，LED 數(shù)碼管的顯示不夠。它通常由兩個(gè)或三個(gè)既導(dǎo)磁又導(dǎo)電材料做成的簧片觸點(diǎn)，被封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等) 或真空的玻璃管里，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端部重疊，并留有一定間隙或相互接觸以構(gòu)成開關(guān)的常開或常閉接點(diǎn)。L298N 的控制既簡單又準(zhǔn)確，更能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求。首先，在選擇驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，最初方案選擇的是使用分立式元件進(jìn)行控制電機(jī)。通過調(diào)試改變 LED 與單片機(jī)的引腳，并改變程序，使得 LED的定義如下：LED: MOV R3,20H MOV R2,04 MOV P2,0FEH CLR A 硬件調(diào)試軟件調(diào)試完成后，就可以依照 Proteus 軟件畫出的電路圖焊接硬件。在仿真過程中，顯示部分總是出現(xiàn)差錯(cuò)。通過使用 Proteus 仿真，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳與反轉(zhuǎn)，并通過模擬顯示計(jì)時(shí)及計(jì)數(shù)功28能。以虛代實(shí)、以軟代硬，就建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。Proteus 提供了大量的元件庫，有 RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、 AD/DA、部分 SPI 器件、部分 IIC 器件，編譯方面支持 Keil 和MPLAB 等編譯器。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。此外，Proteus 還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來。Proteus 軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá) 30 多個(gè)元件庫。通過仿真可以知道所連接的單片機(jī)程序編寫是否正確，從而不斷調(diào)試，使得所編寫程序符合課題要求。調(diào)試分為，軟件調(diào)試，硬件調(diào)試及實(shí)物運(yùn)行三部分。當(dāng)小車駛回 A 點(diǎn)取物時(shí)，定時(shí)器清零，并重新開始定時(shí)。 計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)子程序小車準(zhǔn)確取物后，定時(shí)器啟動(dòng)，開始計(jì)時(shí)。如圖 所示。 顯示子程序下面介紹一下顯示部分的程序。25N Y N N Y Y N Y圖 定點(diǎn)取物流程圖通過以上流程圖可以知道，小車開始行駛后，當(dāng)?shù)竭_(dá) A 點(diǎn)時(shí)，通過光敏電阻檢測(cè)是否是 A 點(diǎn)，若是 A 點(diǎn)，則開始檢測(cè)是否有鐵片，有鐵片時(shí)開電磁鐵后，小車?yán)^續(xù)運(yùn)行到 B 點(diǎn)，同樣檢測(cè)是否是 B 點(diǎn)，是 B 則關(guān)電磁鐵，然后回到Ａ點(diǎn)重復(fù)以上操作。當(dāng)小車在 A 點(diǎn)檢測(cè)不到物體時(shí)，小車應(yīng)該自動(dòng)行駛到 C 點(diǎn)。在這個(gè)設(shè)計(jì)里所謂定點(diǎn)取物，就是要使小車行駛到 A 點(diǎn)后在 A 點(diǎn)檢測(cè)到物體，并拾取物體。若傳感器檢測(cè)到右側(cè)及中間傳感器，則小車向左轉(zhuǎn)彎。若檢測(cè)到黑帶，則通過程序控制重新檢測(cè)。L298//ENA 管腳ENB BIT 。L298//IN3 管腳IN4 BIT 。L298//IN1 管腳向左轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)初始化開 始前 行左側(cè)及中間檢測(cè)到黑帶？右側(cè)及中間檢測(cè)到黑帶？向右轉(zhuǎn)彎中間檢測(cè)到黑帶？24IN2 BIT 。軌跡檢測(cè)紅外管//左//低電位有效RG BIT 。在程序中，可以定義偽指令如下：ZG BIT 。23 Y N Y N Y N 圖 循跡流程圖這里電機(jī)連接引腳為 ， 。而循跡的前提是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使小車行駛，然后再使用光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)道路，使其沿固定軌跡行駛。 循跡子程序循跡是整個(gè)小車工作過程中都需要做的一項(xiàng)工作。然后通過 LED 顯示計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)。當(dāng)取物完畢后，小車?yán)^續(xù)行駛，到達(dá) B 點(diǎn)后，放下鐵片。通過趨光原理設(shè)計(jì)小車到達(dá)固定地點(diǎn) A，再應(yīng)用接近開關(guān)檢測(cè)是否有鐵片，當(dāng)有鐵片時(shí)，電磁鐵執(zhí)行取物并開始執(zhí)行計(jì)時(shí)程序。課題設(shè)計(jì)總程序流程圖見圖 所示。這樣才能夠把軟硬件更好的結(jié)合在一起，從而完成課題。振蕩晶體可在 ~12MHz 間任選，電容 C1 和 C2 通常在 20~100pF 之間選擇，典型值為 30pF 左右。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。在時(shí)鐘振蕩器穩(wěn)定工作情況下，470單片機(jī)A B C D E F G GP 1 2 3 4VCC21該引腳若由低電平上升到高電平并持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作。單片機(jī)在運(yùn)行過程中可能受到外界的干擾使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”，發(fā)生這種情況時(shí)，需要將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)運(yùn)行。復(fù)位操作是使單片機(jī)的 CPU 以及系統(tǒng)各部件處于初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始運(yùn)行。圖 顯示電路 復(fù)位電路及晶振電路同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)槭褂玫氖菃纹瑱C(jī)，所以系統(tǒng)中還有必不可少的一部分需要介紹，那就是單片機(jī)的復(fù)位電路及晶振。在這里，我們需要 1,2 位為計(jì)數(shù)部分，3,4 位為計(jì)時(shí)部分，通過單片機(jī)程序分別控制。下面介紹一下四位數(shù)碼管的引腳，如圖 。所以要在硬件設(shè)計(jì)時(shí)要使用到 LED 數(shù)碼管。19123LJ12A34Z/BX1KR112345電磁鐵Q19013VCC40101120單片機(jī) AT89C51VCC12電機(jī)電源180。電磁鐵由一個(gè)三極管（當(dāng)作控制開關(guān)）與其相接，用 AT89C51 的一個(gè) I/O 口片 輸出信號(hào)來控制電磁鐵的通、斷。 鐵片檢測(cè)及取物電路設(shè)計(jì)該檢測(cè)部分采用了電感式接近開關(guān) LJ12A34Z/BX，該電感式接近開關(guān)共三個(gè)接口：接地，接電源，另一個(gè)為輸出，其有效測(cè)距為 4 mm，可以滿足本設(shè)計(jì)小車的設(shè)計(jì)需求。也就是說，小車需要左轉(zhuǎn)時(shí)，左邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或減速，而右邊電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而在小車運(yùn)行過程中，當(dāng)兩個(gè)電機(jī)以同一速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，小車則會(huì)執(zhí)行直行工作。SENSB GNDSENSA OUT1 ENB OUT2ENA IN1 OUT3IN2 IN3 OUT4IN4 Vcc Vs—+—+5VAT 8 9 C 5 1 18表 L298N 邏輯功能電機(jī)運(yùn)行狀況 EnA(B) IN1(IN3) IN2(IN4)正轉(zhuǎn) H H L反轉(zhuǎn) H L H快速停止 H IN2(IN4) IN1(IN3)停止 L X X由表 可知 EnA 為高電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng) EnA 為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。即 、 控制第一個(gè)電機(jī)的方向，輸入的： PWMl 控制第一個(gè)電機(jī)的速度；、 控制第二個(gè)電機(jī)的方向，輸入的 PWM2 控制第二個(gè)電機(jī)的速度。L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的 PWM 調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。圖 為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路圖。EnA，EnB 接控制使能端，17控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。L298 可驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2 和 OUT3，OUT4 之間可分別接電動(dòng)機(jī)。輸出電流可達(dá) A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。 VCC 12k 2k 9013 6k 圖 尋光原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào) Vcc，Vcc 可接 ～7 V 電壓。由于光敏電阻阻值的變化，輸入到單片機(jī) 的電壓隨著變化，通過單片機(jī)內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換成的數(shù)值也會(huì)變化，通過對(duì)數(shù)值的處理來確定尋光方向，從而確定運(yùn)行位置。當(dāng)無光照射時(shí)，光敏電阻阻值很大，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，集電極輸出高電平。本設(shè)計(jì)主要通過光敏電阻和單片機(jī)內(nèi)部的 A/D 來完成。小車向左偏離時(shí)原理相同。紅外傳感器的安裝位置如圖 所示。 VCC 10k 10k 10k 4 3 4 3 4 3 1 2 1 2 1 2 圖 循跡電路圖通過以上的電路圖，可以了解到，由發(fā)射管 4 發(fā)射的紅外光線照射在地面上后，光線經(jīng)反射后被接受管 3 接受。如圖 所示，藍(lán)色小燈為紅外發(fā)射端，黑色小燈為紅外接收端，而引腳 1，2，3，4 分別為：Anode，Cathode，Colect