一种简易的设计及应用设计与实践

时间:2018-04-11 11:51  编辑:眼爆科技

1、设计思想与总体方案 1.1 简易智能机器人的设计思想   本机器人能在任意区域内沿引导线行走,自动绕障,在有光源引导的条件下能沿光源行走。同时,能检测埋在地下的金属片,发出声光指示信息,并能实时存储、显示检测到的金属片数目以及各金属片至起跑线间的距离,最后能停在指定地点,显示出整个运行过程的时间。 1.2 总体设计方案和框图   本设计以AT89C51单片机作为检测和控制核心。采用红外光电传感器检测路面黑线及障碍物,使用金属传感器检测路面下金属铁片,应用光电码盘测距,用光敏电阻检测、判断车库位置,利用PWM技术动态控制电动机的转动方向和转速。通过软件编程实现机器人行进、绕障、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示。我们通过对电路的优化组合,最大限度的利用51单片机的全部资源。P0口用于数码管显示,P1口用于电动机的PWM驱动控制,P2,P3口用于传感器的数据采集与中断控制。这样做的优点很明显:充分地利用了单片机的内部资源,降低了总体设计的成本。该方案的系统图如图1所示。

2、系统的硬件组成及原理   此系统的硬件部分由单片机单元、传感器单元、传感器单元、电源单元、声光报警单元、键盘输入单元、电机控制单元和显示单元组成,如图2所示。

2.1 单片机单元   本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。他的主要任务是扫描键盘输入的信号启动机器人,在机器人行走过程中不断读取传感器采集到的数据,将得到的数据进行处理后,根据不同的情况产生占空比不同的PWM脉冲来控制电机,同时将相关数据送显示单元动态显示,产生声光报警信号。其中,P0口用于数码管动态显示,P1.0~P1.5控制2个电机,P1.6,P1.7为独立式键盘接口,P2口接传感器,P3.2接计里程的光电码盘,P3.7接声光报警单元,P3.4,P3.5,P3.6接用于显示金属片数目的发光二极管。 2.2 电机控制单元   本机器人采用了双电机双轮驱动的小车作为其底座。他的2个电机分别独立控制其左右两边的车轮,靠两边电机的转速的不同来实现转弯功能,还可让其原地转弯,便于控制。而传统的小车是靠动力电机和转向电机驱动,转弯角度难以控制,不便于使用。   电机控制电路采用大功率对管BD139,BD140组成的H型驱动电路,通过单片机产生占空比不同的PWM脉冲,精确调整电机的转速。这种电路由于工作在晶体管的饱和或截止状态下,避免了在线性放大区工作时晶体管的管耗,可以最大限度地提高效率;H型电路保证了可以简单地实现电机转速和方向的控制;电子开关的速度和稳定性也完全可以满足需要,整套驱动电路是一种被广泛采用的电机驱动技术。电路如图3所示。

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