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基于單片機(jī)自動(dòng)壁障機(jī)器人的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2026-07-19 14:45 本頁(yè)面

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】阻傳感器，用于尋找光源。當(dāng)機(jī)器人前方有光源照射時(shí)，光敏電阻的大小將會(huì)改變，將2個(gè)傳感器的改變量進(jìn)行比較處理后送入單片機(jī)，單片機(jī)將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整信號(hào)，使機(jī)器人朝光強(qiáng)的方向行走。傳感器8置于機(jī)器人后方兩側(cè)朝外的超聲波傳感器，用于在機(jī)器人遇到障礙物時(shí)的轉(zhuǎn)彎處理，判斷機(jī)器人是否完全繞開(kāi)障礙物，原理同傳感器2。傳感器9置于機(jī)器人正后方的光電碼盤(pán)，用于計(jì)里程，借助于鼠標(biāo)原理，17第2章系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)打磨使其周長(zhǎng)為8cm，再在該小輪上打等距離的8個(gè)孔，如圖5所示。最小測(cè)距精度可達(dá)到1cm，足以滿(mǎn)足要求，兩側(cè)裝上光電傳感器，將其安裝在車(chē)尾，使之與車(chē)的行駛同步。就實(shí)際情況自制出來(lái)的各個(gè)孔之間的距離無(wú)法精確相等，但經(jīng)過(guò)具體測(cè)量該光電碼盤(pán)，能保證行駛50 cm產(chǎn)生50個(gè)脈沖，于是采用其作為計(jì)算距離的基準(zhǔn)單位。在直道區(qū)，可由該電路產(chǎn)生的脈沖數(shù)，計(jì)算出鐵片中心線(xiàn)至起跑線(xiàn)間的距離。計(jì)算機(jī)發(fā)射裝置計(jì)數(shù)齒數(shù)接收裝置計(jì)算機(jī)圖26 計(jì)數(shù)齒數(shù)此外，為了清楚直觀地觀察到各傳感器的工作狀態(tài)，電路中還專(zhuān)門(mén)為每個(gè)傳感器設(shè)計(jì)了工作指示燈，實(shí)時(shí)顯示每個(gè)傳感器的工作狀態(tài)。在感測(cè)模塊和單片機(jī)中斷接口之間，需要經(jīng)過(guò)電平的邏輯處理，信息才能被單片機(jī)所感知。主要是一塊三輸入或非門(mén)，所以我們采用現(xiàn)成的74ls27芯片實(shí)現(xiàn)邏輯功能。圖27 信號(hào)邏輯模塊:74LS27電路圖方案1：使用超聲波探測(cè)器超聲波探測(cè)器探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距方便。但由于聲波衍射現(xiàn)象較嚴(yán)重，且波包散面太大，易造成障礙物的錯(cuò)誤判斷。同時(shí)，超聲波探測(cè)具有幾厘米甚至幾十厘米的盲區(qū)，這對(duì)于我們的避障機(jī)器人是個(gè)致命的限制。故放棄了這一方案。方案2：使用光電對(duì)管探測(cè) 光電對(duì)管價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，但探測(cè)距離太近（一般不超過(guò)3cm），使得機(jī)器人必須制動(dòng)迅速。而我們由于采用普通直流電機(jī)作為原動(dòng)力，制動(dòng)距離至少需要10cm。因此不采取這一方案。：使用視頻采集處理裝置進(jìn)行探測(cè) 使用CCD實(shí)時(shí)采集機(jī)器人前進(jìn)路線(xiàn)上的圖像并進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸及處理，這是最精確的障礙物信息采集方案，可以對(duì)障礙物進(jìn)行精確定位和測(cè)距。但是使用視頻采集會(huì)大大增加機(jī)器人成本和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)難度，而且考慮到我們機(jī)器人行進(jìn)轉(zhuǎn)彎的精確度并未達(dá)到視頻處理的精度，因而使用視頻采集在實(shí)際應(yīng)用中是個(gè)很大的浪費(fèi)，所以放棄了這一方案。方案4：使用光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行障礙物信息采集使用三只E3FDS30C4光電開(kāi)關(guān)，分別探測(cè)正前方，前右側(cè)，前左側(cè)障礙物信息，在特殊地形（如障礙物密集地形）可將正前方的光電開(kāi)關(guān)移置后方進(jìn)行探測(cè)。E3FDS30C4光電開(kāi)關(guān)平均有效探測(cè)距離0~30cm可調(diào)，且抗外界背景光干擾能力強(qiáng)，可在日光下正常工作（理論上應(yīng)避免日光和強(qiáng)光源的直接照射）。機(jī)器人換檔調(diào)速后的最大制動(dòng)距離不超過(guò)30cm，一般在10~20cm左右，因而探測(cè)距離滿(mǎn)足機(jī)器人需求。故采用此方案。光電開(kāi)關(guān)排列如圖所示：圖28 光電開(kāi)關(guān)示意圖此模塊的主要作用是，連接單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，并消除干擾，讓單片機(jī)能夠準(zhǔn)確的控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，在此采用了一集成了四個(gè)光耦的集成電路TLP5214，而不采用單個(gè)的光耦，且一個(gè)集成電路也顯得更美觀，價(jià)錢(qián)也不高，市場(chǎng)上也容易買(mǎi)到。其原理圖如下圖所示：圖29 連接模塊：TLP5214電路圖99此模塊的主要作用的驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，讓直流電機(jī)有足夠的動(dòng)力。：使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路造價(jià)低廉，在大規(guī)模生產(chǎn)中使用廣泛。但分立原件H橋電路工作性能不夠穩(wěn)定，較易出現(xiàn)硬件上的故障，故放棄了這一方案。第二章系統(tǒng)硬件主要電路設(shè)計(jì)：使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī) 一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)，而且?guī)в惺鼓芏耍奖鉖WM調(diào)速，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用比較方便。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，正好符合機(jī)器人兩個(gè)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。其原理圖如下所示：圖210 驅(qū)動(dòng)模塊：L298電路圖：：采用數(shù)碼管顯示數(shù)碼管完全可用來(lái)顯示已行駛過(guò)的路程，且數(shù)碼管亮度大，夜間觀測(cè)也比較方便，所以數(shù)碼管在一般場(chǎng)合是首選，但是數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，發(fā)揮的空間比較窄。所以不采用此方案。111淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 方案2：采用液晶顯示用12864的液晶屏作為顯示器件，可以顯示機(jī)器人行駛的方向，機(jī)器人行駛過(guò)的路程，機(jī)器人行駛過(guò)的時(shí)間等等，最重要的是液晶能夠顯示漢字，提供的信息非常直觀，故采用此方案。其原路圖如下所示：圖211 顯示模塊：12864電路圖1712第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如下所示：圖31 系統(tǒng)軟件主流程圖 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTT0 。外部中斷0入口 ORG 000BH 。定時(shí)器/計(jì)時(shí)器0中斷入口 LJMP TIME0 ORG 0050HMAIN: MOV SP,6FH 。主程序 SETB EA 。開(kāi)總中斷 SETB EX0 。開(kāi)外部中斷0 SETB IT0 。設(shè)置外部0為邊沿觸發(fā) SJMP $ 。等待外部中斷INTT0: MOV A,00H 。累計(jì)器清零MOV C, 。光電管1傳來(lái)的信號(hào) MOV ,C 。光電管1值送累加器0位 MOV C,

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