【正文】 據(jù)緩沖區(qū) SBUF的值賦給臨時(shí)變量 Temp 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之后繼續(xù)等待下一次中斷產(chǎn)生，同時(shí)開始掃描 Temp 的值，判斷是什么數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的指令， 執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作 ，完成整個(gè)系統(tǒng)工作流程。 由于水下阻力較大，因此需要采用大功率電池以保證電源有較大電流輸出，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 SRWF1作為串口無線通訊模塊用于接收上位機(jī)（ PC）通過串口發(fā)送的指令，將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)最小系統(tǒng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后執(zhí)行相應(yīng)指令動(dòng)作。 其中電源模塊作為系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)力來源，主要為單片機(jī)最小系統(tǒng)及舵機(jī)和 SRWF1 無線模塊供電，保證系統(tǒng) 水下平臺(tái) 控制與接收發(fā)射部分正常運(yùn)行 。因此需采用方案一中的船舵的轉(zhuǎn)向方式較為合適。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 210水泵吸水口及排水口圖 方案比較 :上述方案一中船舵的方式較易安裝和調(diào)試，也可及時(shí)觀察其 運(yùn)行過程中 狀態(tài) ，方案二中的渦輪推動(dòng)的方式作用效果明顯，動(dòng)力充足，但是由于 水下平臺(tái) 是在水下運(yùn)行，須做好防水方式措施，經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)該方案中需采用大功率特種防水電機(jī)，其成本相對(duì)本設(shè)計(jì)的要求較高，且體積較大 。 圖 29轉(zhuǎn)向渦輪 方案三 : 水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向采用水泵正反向吸 排水推動(dòng)水流的方式 。 圖 28轉(zhuǎn)向舵機(jī) 方案二 :水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向采用渦輪推動(dòng)的方式 。 轉(zhuǎn)向 部分設(shè)計(jì) 方案一 :水下平臺(tái) 轉(zhuǎn)向采用船舵的方式 。而方案二中使用的 NRF2401 無線模塊傳送距離為 200 米，且須在無遮擋物的狀態(tài)下， 并 且對(duì)NRF2401 的控制需要 8 個(gè) I/O，占用的 I/O 口較多，并且傳輸距離較短信號(hào)較弱，不 符合系統(tǒng) 水下平臺(tái) 的設(shè)計(jì)要求。 圖 27 NRF2401無線模塊 方案比較： 方案一中選用 SRWF1 無線串口通訊模塊 。 進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)的通訊，完成對(duì) 水下平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)的控制功能的實(shí)現(xiàn)，并且將傳感器測得數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。所以采用方案一較為合 適。方案二采用外部負(fù)重的方式，能夠隨時(shí)改變 水下平臺(tái) 負(fù)重 ，從而 較方便的改變 水下平臺(tái) 的 密度， 以 達(dá)到理想漂浮效果 。 圖 25外部配重方式圖 方案比較： 方案一中采用內(nèi)部負(fù)重的方式，既保持了 水下平臺(tái) 具有良好的平衡性，又青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 減少水中阻力，并且外表較為美觀 。 圖 24內(nèi)部負(fù)重方式圖 方案二 :采用外部負(fù)重方式。 方案一 :采用內(nèi)部負(fù)重 的方式 。方案三中采用 水下平臺(tái) 兩側(cè)安裝機(jī)翼的方式能夠改變 水下平臺(tái) 行進(jìn)角度 在助推器的推動(dòng) 下能夠完成潛浮的動(dòng)作 要求。方案二中內(nèi)置氣囊通過吸排水改變 水下平臺(tái) 密度使 水下平臺(tái) 能夠穩(wěn)定在水下某個(gè)位置，效果較理想， 但是 通過試驗(yàn)結(jié)果分析氣囊式 需要性能較高的 齒輪式 水泵完成吸排水工作， 但是由于吸排水過程導(dǎo)致 水下平臺(tái) 內(nèi)氣壓發(fā)生變化， 可能 造成 水下平臺(tái) 漏水，損壞控制電路，造成系統(tǒng)崩潰 。實(shí)驗(yàn)實(shí)物 如圖 23 所示 。 方案三： 采用 水下平臺(tái) 左右兩側(cè)安裝舵板的方式 。 該方法需要選擇合適的水泵作為吸排水的工具 。 圖 21 渦輪式潛水外觀圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方案二： 采用 水下平臺(tái) 內(nèi)置氣囊 的方式。 方案一 :采用 LM2596 可調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓芯片作為系統(tǒng)穩(wěn)壓電源 方案二： 采用 LM7805 作為系統(tǒng)穩(wěn)壓電源 方案比較： 由于水下阻力較大，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性 要求較高，且系統(tǒng)內(nèi)部帶有三個(gè)舵機(jī)，舵機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行需要穩(wěn)定的電源 供電 ，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行， LM7805 僅可給 CPU 供電，滿足不了系統(tǒng)要求， 并且通過試驗(yàn)證明 LM7805 提供的電流不足以 給舵機(jī)提供 足夠功率 ，而 LM2596 能夠同時(shí)為三個(gè)舵機(jī)提供穩(wěn)定電壓供整個(gè)系統(tǒng) 水下平臺(tái) 的轉(zhuǎn)向使用， 因此采用LM2596 作為穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓芯片， 本 系統(tǒng) 水下平臺(tái) 的電源供電模塊需要選擇方案一作為主要實(shí)施方案。方案二中 BTN7960 驅(qū)動(dòng)能力較 L298N 強(qiáng)，但是控制直流電機(jī)的正反方向轉(zhuǎn)時(shí)需用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器才能完成，并且成本相對(duì) L298N 來說較高。 在使用的電路設(shè)計(jì)中需要通過光電耦合器進(jìn)行隔離，使其抗干擾能力更強(qiáng)， PWM 脈寬可以進(jìn)行平滑調(diào)速，并且可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的不同控制。額定功率可以達(dá)到 25W 左右。 方案二： 采用 Infineon 公司的 BTN7960 作為渦輪電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊。因此選擇方案一。操作方便，并且可以采用 C 語言進(jìn)行程序編寫簡單，所用的成本非常低，雖然最小系統(tǒng)體積小功能齊全，非常符合此系統(tǒng) 水下平臺(tái) 設(shè)計(jì)的控制參數(shù)等的要求。如采用高性能的 16 位機(jī)、 32 位機(jī) ， 不僅是一種資源浪費(fèi) ， 而且延長了開發(fā)周期 ， 提高了成本 [10]。在實(shí)際工作中并不是都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能 ， 工 業(yè)控制更是如此 。 主要用于接收采集無線模塊數(shù)據(jù)指令，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)處理計(jì)算后得到相應(yīng)的控制參數(shù) ， 發(fā)送至 I/O 口 執(zhí)行 相應(yīng)的指令 ， 進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作 ， 完成 水下平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)要求。 主要用于接收采集無線模 塊數(shù)據(jù)指令，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)處理計(jì)算后得到相應(yīng)的控制參數(shù) ， 然后發(fā)送至 I/O 口執(zhí)行相應(yīng)的指令 ， 完成相應(yīng)動(dòng)作 ， 完成 水下平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)要求。通過與上位機(jī)的調(diào)試達(dá)到上位機(jī)自由控制 水下平臺(tái) 在水下穩(wěn)定行走并可以進(jìn)行前進(jìn)后退、上下潛浮、左右轉(zhuǎn)向等的工作，以及 水下平臺(tái) 在水下采集水中環(huán)境的信息并發(fā)送水下數(shù)據(jù)到上位機(jī)，并由上位機(jī)進(jìn)行處理并顯示與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)水下養(yǎng)殖與檢測設(shè)備研究奠定基礎(chǔ)。 研究目標(biāo)： 本設(shè)計(jì)采用 STC89C52 系列單片機(jī)控制系統(tǒng) 調(diào)試并完成水下行走平臺(tái)與上位機(jī)軟件通訊 、 以及水下行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 。選擇較為合適的無線通信模塊，并完成上下位機(jī)的通訊 。 包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，穩(wěn)壓電源模塊的設(shè)計(jì)，以及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 計(jì)，調(diào)試并完成整體性能要求以配合整體機(jī)械結(jié)構(gòu)完成水下行走的目標(biāo)。 2． 設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路。 需要設(shè)計(jì) 水下平臺(tái) 行進(jìn)的推動(dòng)渦輪機(jī)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)，及水下行走機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向及下沉上浮機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)， 使 整個(gè)機(jī)構(gòu)能夠穩(wěn)定在水下行走 。 但是目前國內(nèi)外研究的水下機(jī)器人、潛水器等設(shè)備大多是應(yīng)用在科研和軍事領(lǐng)域，且其造價(jià)成本都很高，對(duì)于普通的水產(chǎn)養(yǎng)殖、水庫環(huán)境 觀測的小型的應(yīng)用來說難以去購買和應(yīng)用這些設(shè)備，因此需要設(shè)計(jì)一款成本相對(duì)來說比較低，能夠在水下行走，能夠檢測基本的環(huán)境數(shù)據(jù)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖等提供參考數(shù)據(jù)。 2020 年 8 月， 北京航空航天大學(xué) 機(jī)器人所和中科院自動(dòng)化所合作研制出實(shí)用的仿生機(jī)器魚，參加了對(duì)鄭成功古戰(zhàn)船遺址的水下考古探測 [8]。 噴水推進(jìn)裝置的導(dǎo)管不僅起到了分割流場、產(chǎn)生推力增值的作用，而且可使推進(jìn)泵的葉 輪在均勻的流場中工作，在高速范圍內(nèi)有更好的抗空泡性能 ， 因而達(dá)到更高的效率。目前，仿魚推進(jìn)技術(shù)的研究還沒有達(dá)到實(shí)用程度，針對(duì)理論研究和性能驗(yàn)證的機(jī)器魚設(shè)計(jì)正在實(shí)驗(yàn)空進(jìn)行從體積的角度來劃分，可分為常規(guī)機(jī)器魚和微小型機(jī)器魚，常規(guī)機(jī)器魚的研究與開發(fā) ， 旨住設(shè)計(jì)一種快速，高效、可操縱的水下推進(jìn)裝置，試圖 從 水下潛器和水下機(jī)器人領(lǐng)域取代螺旋漿等常規(guī)推進(jìn)器 [6]。 日本， 20世紀(jì) 90年代初，名古屋大學(xué) Toshio Fukuda教授開始了微型仿 生 魚水下推進(jìn)器的研究，他先后研制出采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微型身體波動(dòng)式水下推進(jìn)器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的雙鰭微型機(jī)器魚 [4]。 1994 年 MIT 研究組成 功研制了世界上第一條真正意義上的仿生金槍魚 (Rl0botun ） [2]。 美國是最先發(fā)展水下機(jī)器人的國家，他們掌握著水下機(jī)器人較高的技術(shù)水平。 國內(nèi)外發(fā)展概況 國外水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展相對(duì)于國內(nèi)來說 起步比較 早 發(fā)展比較快速，而且技術(shù) 比較先進(jìn)，其中是以美國、日本以及西方歐洲等的發(fā)達(dá)國家為主 。 本 設(shè)計(jì)是以潛水艇的機(jī)械結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)， 通過論述水下機(jī)器人的構(gòu)成、排水量的初步估算、艇形選擇、重量重心的計(jì)算、浮力浮心的計(jì)算、阻力的測定與計(jì)算、有效功率的計(jì)算等闡明了水下 行走平臺(tái) 基本的設(shè)計(jì)思路。 其中除了在軍事、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用外，在現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)也迫切需要水下機(jī)器人來進(jìn)行水下信息采集和處理 。wirelessmunication青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 背景及研究意義 隨著人類社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷開拓與創(chuàng)新，人類 不得不加強(qiáng)水資源的進(jìn)一步開發(fā)和利用以滿足人類生活生產(chǎn)的需要，以此來保證人 類未來的生活能夠更加舒適，因此我們就更加需要 深入的了解水的基本特性才能 對(duì)水資源 進(jìn)行更深入的開發(fā)拓展和創(chuàng)新利用。 singlechipmicroputer。通過水下試驗(yàn)，證明本設(shè)計(jì)可以進(jìn)行水中基本移動(dòng)功能。該設(shè)計(jì)主要由 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、 LM2596 穩(wěn)壓模塊、 MG995 舵機(jī)、單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成。以 STC 公司的 STC89C52 單片機(jī)為核心控制單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下行走平臺(tái)的直線、轉(zhuǎn)向、潛浮等的運(yùn)動(dòng)控制。 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)） 題 目： 水下行走平臺(tái)設(shè)計(jì)（下位機(jī)部分） 目錄 摘 要 ................................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................................II 緒論 ............................................................................................................................................. 1 選題背景及研究意義 ............................................................................................................. 1 國內(nèi)外發(fā)展概況 ................................................................................................................... 1 研究內(nèi)容及目標(biāo) .................................................................................................................... 2 方案及論證 .................................................................................................................................. 4 控制單元模塊 ........................................................................................................................ 4 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊 ........................................................................................................................ 4 電源模塊 ............................................................................................................................... 5 潛浮方式 ............................................................................................................................... 5 配重方式 ...