【正文】 外接收紅外接收紅外發(fā)射 系統(tǒng)框架圖說明 智能避障小車能避障主要是由前方的兩對紅外發(fā)射與接收探頭來完成的。第2章 課題設(shè)計 設(shè)計要求在本次設(shè)計中，要求所設(shè)計的小車具有自動避障的功能，能在紅外探頭探測到前方有障礙物的時候先進行后退大約2秒再進行向左轉(zhuǎn)180度角，第二次探測到前方障礙物的時候再后退大約2秒再進行向右轉(zhuǎn)180度角，這樣循環(huán)下去。在柔性自動化生產(chǎn)線，智能倉庫管理及物流配送等領(lǐng)域，當生產(chǎn)環(huán)境惡劣時，工人不能完成的任務(wù)如物料運輸和裝卸等，可采用智能尋跡小車完成相應(yīng)的任務(wù)。Philips公司還為這一代單片機80C51系列8ｘC592單片機引入了具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。新一代的單片機的最主要的技術(shù)特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)Microputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/D﹑PWM﹑PCA(可編程計數(shù)器陣列)﹑WDT(監(jiān)視定時器)﹑高速I/O口﹑計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。第1章 課題研究價值 選題背景國內(nèi)外隨著計算機技術(shù)，控制技術(shù)，信息技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)的生產(chǎn)和管理進入了自動化，信息化和智能化的時代，智能化已經(jīng)成為時代發(fā)展的需要。由于時間和水平有限，我們暫選最基本的避障功能作為此次設(shè)計的目標。紅外的典型應(yīng)用領(lǐng)域為自主式智能導航系統(tǒng)，機器人要實現(xiàn)自動避障功能就必須要感知障礙物，感知障礙物相當給機器人一個視覺功能。本設(shè)計通過小車這個載體再結(jié)合由AT89S51為核心的控制板可以達到其基本功能，再輔加由漫反射式光電開關(guān)組成的避障電路、555組成的轉(zhuǎn)速控制電路、電源電路、差分驅(qū)動電路就可以完善整個設(shè)計。智能避障是基于紅外傳感系統(tǒng)，采用紅外傳感器實現(xiàn)前方障礙物檢測，并判斷障礙物遠近。摘 要隨著生產(chǎn)自動化的發(fā)展需要，機器人已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)自動化上，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機器人的傳感器種類也越來越多，其中紅外傳感器已經(jīng)成為自動行走和駕駛的重要部件。紅外的典型應(yīng)用領(lǐng)域為自主式智能導航系統(tǒng)，機器人要實現(xiàn)自動避障功能就必須要感知障礙物，感知障礙物相當給機器人一個視覺功能。由于時間和水平有限，我們暫選最基本的避障功能作為此次設(shè)計的目標。關(guān)鍵詞：避障 光電開關(guān) 紅外線漫反射 差分控制Infrared obstacle avoidance car AbstractWith the development needs of the production automation, robots have been more and more widely applied to the automation of production, with the development of science and technology, the robot more and more types of sensors, including infrared sensors has bee an important ponent of the automatic walking and driving .Infrared Typical applications for autonomous intelligent navigation systems, robotics to achieve automatic obstacle avoidance must be perceived obstacles, perceived obstacles to the robot quite a visual function. Intelligent obstacle avoidance system based on infrared sensor, infrared sensor front obstacle detection and determine the obstacle distance.Due to the limited time and the level of our most basic obstacle avoidance temporary as the design goal.Design by car carrier rebination by AT89S51 as the core of the control panel can achieve its basic functions, supplemented plus diffuse photoelectric switch obstacle avoidance circuit 555 prising a speed control circuit, power circuit, a differential drive circuit. You can improve the entire design.Keywords: obstacle avoidance photoelectric switch infrared diffuse reflectance differential control目 錄前 言 1第1章 課題研究價值 2 選題背景 2第2章 課題設(shè)計 3 設(shè)計要求 3 總體設(shè)計 3第3章 方案論證 5 單片機選擇論證 5 傳感器設(shè)計方案 5 控制算法設(shè)計方案 6第4章 智能小車硬件設(shè)計 8 智能小車硬件分配 8 AT89S51單片機簡介 11 電路設(shè)計 14第5章 智能小車軟件設(shè)計 20 總體流程圖 20 最少拍控制算法 22第6章 開發(fā)流程 25 編譯環(huán)境 25 下載調(diào)試 27 單片機的I/O分配 28結(jié) 論 29附 錄A 30附 錄B 34附 錄C 35參考文獻 39致 謝 40前 言隨著生產(chǎn)自動化的發(fā)展需要，機器人已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)自動化上，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機器人的傳感器種類也越來越多，其中紅外傳感器已經(jīng)成為自動行走和駕駛的重要部件。智能避障是基于紅外傳感系統(tǒng)，采用紅外傳感器實現(xiàn)前方障礙物檢測，并判斷障礙物遠近。本設(shè)計通過小車這個載體再結(jié)合由AT89S51為核心的控制板可以達到其基本功能，再輔加由漫反射式光電開關(guān)組成的避障電路、555組成的轉(zhuǎn)速控制電路、電源電路、差分驅(qū)動電路就可以完善整個設(shè)計。第三代單片機包括了Intel公司發(fā)展MCS51系列的新一代產(chǎn)品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,還包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑HarriaMetra﹑ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色﹑與80C51兼容的單片機。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計提供了更加靈活的方式。該項目可以應(yīng)用于機車頭自動尋跡，工廠自動化，倉庫管理，可提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動環(huán)境?；谏a(chǎn)現(xiàn)場和日常生活的實際需要，研究和開發(fā)智能尋跡小車系統(tǒng)具有十分重要的意義。很明顯，我要設(shè)計的小車是要能遇見障礙物自動窺探到障礙物并立即倒退和轉(zhuǎn)動方向重新行駛，當然小車行駛速度不會有太大的變化。根據(jù)光有反射的特性。當紅外接收探頭接收到信號后，再將信號送到單片機由單片機內(nèi)部程序來控制電機，由電機完成小車的前進，轉(zhuǎn)向。選用8031單片機系統(tǒng) 8031單片機內(nèi)不帶程序存儲器ROM，使用時用戶需外接程序存儲器8255和一片2764，來進行擴展。選用AT89S51單片機系統(tǒng)AT89S51里有4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 傳感器設(shè)計方案在傳感器方案的選擇中，有以下兩種方案供參考：方案一：使用CCD傳感器來采集路面信息。但是對于本項目來說，使用CCD傳感器也有其不足之處。因為是以實現(xiàn)小車視覺為目的，實現(xiàn)起來工作量較大，電路復(fù)雜。使用紅外傳感器最大的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡明，實現(xiàn)方便，成本低廉，免去了復(fù)雜的圖像處理工作，反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時間低，便于近距離路面情況的檢測。經(jīng)過綜合考慮，在本設(shè)計中采用紅外光電傳感器作為信息采集元件。對電機的控制，要達到的目的就是：在任何情況下，總能給電機一個合適的高低電壓，保證小車能始終遇見障礙物時可以隨時轉(zhuǎn)動運行的方向。比例算法簡單有效，參數(shù)容易調(diào)整，算法實現(xiàn)簡單，不需要復(fù)雜的數(shù)字計算。方案二PID控制PID控制在比例控制的基礎(chǔ)上加入了積分和微分控制，可以抑制振蕩，加快收斂速度，調(diào)節(jié)適當?shù)膮?shù)可以有效地解決方案一的不足。方案三：最少拍控制最少拍設(shè)計，是指系統(tǒng)在典型輸入信號（如階躍信號，速度信號，加速度信號等）作用下，經(jīng)過最少拍（有限拍），使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為零?？梢钥闯鱿到y(tǒng)對閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的要求是快速性和準確性。最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計與被控對象的零極位置有很密切的關(guān)系。能有快速性，準確性的反應(yīng)就可以，經(jīng)過綜合考慮后，采用最少拍控制。機械設(shè)計主要是對小車的機械部件進行選件與組裝。組裝注意事項請看附錄B 機械部分材料清單材料清單分為：電動機芯裝配材料清單與小車裝配清單 電動機芯裝配材料清單序號名稱規(guī)格1電機131U=6V10000轉(zhuǎn)/分2蝸桿M= Z=13二牙軸Φ2*184二牙片M==10/205三牙軸**68方軸6三牙片M= Z=12/38方孔7電機夾板A8四牙軸**z8方軸9四牙片M= Z=42方孔10電機夾板B11自攻螺絲*812機制螺絲M3*30 小車裝配清單序號名稱規(guī)格數(shù)量1底板12機制螺絲M384對3機芯24后輪