基于avr單片機的迷宮機器人設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 電機驅動電路 14 主電路 該主電路主要完成電源的電壓穩壓到 5V，供給單片機最小系統，光電開關，驅動的電源直接由電源電池供給，來驅動電機，光電開關檢測傳回來的信息共 CPU 處理后來控制電機，從而控制電機的轉速和轉向，使小車快到達目的地。 圖 36 主電路 示意圖 7805 供電模塊 傳感器模塊 主控電路模塊 L285n 驅動模塊 電機 供電 供電 供電 供電 主電源 變壓 15 第四章 主程序設計 程序是一臺機器得以正常運行 的靈魂，是為實現特定目標或解決特定問題而用計算機語言 編寫的命令序列的集合。為實現預期目的 ， 而進行操作的一系列語句和指令。 程序就是為使機器人計算機執行一個或多個操作，或執行某一任務，按序設計的 計算機指令 的集合。 主程序 因為迷宮分為 8*8=64 個方格，所以很直觀地可以想到用 兩個變量來存儲 迷宮的信息， 一個變量存儲橫軸信息，另一個變量存儲縱軸信息 ， 也就是一種坐標的思維法，把 迷宮的一個角落定為坐標原點，橫軸為 X 軸，縱軸為 Y 軸， 如圖 41 所示。原點所在角所對應到角的坐標也就是（ 8， 8）。迷宮小車要到達的目的地就是坐標為（ 4， 4）的點，也就是讓小車在迷宮中行駛的過程中讓它無限的趨近坐標為（ 4， 4）的點。因此有了這樣的一種想法，在算法中定義兩個變量 X 和 Y 來分別確定小車的位置，在小車行駛途中，當小車橫向行駛一格， “X”就自加 “1” ，小車縱向行駛一格，“Y”就 自加 “1”，同理小車橫向倒退一格， “X”就自減 “1”，小車縱向倒退一格， “Y”就自減 “1” ，在每一個岔路口的坐標自都需要入棧 ，當小車選擇的其中一條路行不通的時候，小車需要回到岔路口，然后坐標值出棧，選擇沒有走過的另一條路，通過這種想法讓小車無限的趨近迷宮的中心。 設計出程序見附錄。 41 迷宮坐標圖 16 根據以上思路程序流程圖，如圖 42 所示。 開始 初始化 檢測墻壁信息 是 否 岔 路 坐標出棧 繼續前進 后退 做出選擇 坐標入棧 是 否 終 點 是否無 路 結束 繼續前進 是 是 否 否 是 否 42 程序流程圖 17 尋路算法的兩個關鍵點 第一，在岔路口的轉彎策略以及小車運行的穩定性，轉彎的策略一定程度上決定了從小車開始運行到找到終點的時間長短。良好的轉彎尋路策略可以大量減少不必要的尋路時間，用較高的效率尋找到終點。小車運行的穩定 性對于尋路過程也十分重要，如果小車運行時姿態不穩 就不能正確檢測 擋板， 傳回來的信息就不能確定小車是前進還是后退，是橫向行駛還是縱向行駛，或者 電機就會空轉一段時間，那么統計的數據就整個亂掉了，很有可能造成算法崩潰， X 和 Y 的值就有可能是無限的自加或 自減， 所以小車的行進和轉彎的過程一定要在 硬件和 軟件 兩 方面都調節到最穩定的狀態，然后再開始設計后續的算法。 第二，正確使用堆棧， 在行駛過程中小車會遇到很多的岔路口， 整個選路算法中就 會 有 大量地使用堆棧的入棧和出棧操作，如果對入棧和出棧的條件判斷不正確，有可能造成數據紊亂，整 個算法就崩潰了， 最好是做一個顯示電路，來正確顯示坐標的入棧和出棧的值，在哪里發現錯誤就 去找這 里的程序，這樣就能一目了然 ， 并且不易出錯，也不會影響到別的地方的程序， 直到整個尋路算法穩定為止。 18 第 五 章 結論 與展望 經過為期 兩 個半月的時間，從設計到制作以及后期的調試并完成 ，迷宮機器人終于經測 試達到了預期的目標，完成了相應的功能，如下為迷宮機器人的實物圖 51所示。 圖 51 迷宮機器人前 視 圖 19 圖 52 迷宮機器人頂部 視 圖 20 圖 53 迷宮機器人側面 視 圖 迷宮機器人雖小但靈活快 速，涉 及的知識很豐富，經過反復調試與修改，最后終于做出來了。一路走來 ，經歷了很多，遇到許多困難，很是坎坷，不經歷風雨，怎能見彩虹。只有在不斷吸取教訓的過程中堅持下來才會學到更多的知識，對知識的理解更加深刻，為未來的發展奠定了理論基礎，下面 對本次設計作以下 簡單總結。 結論 通過選擇 AVR 單片機作為 迷宮機器人的 控制核心，選擇 L285n 作為電機驅動等，設計出了完善的硬件電路， 創新出坐標算法， 并應 用傳感器 技術 電機控制技術對機器人 進行控制，完成了 硬件設計和 軟件編寫并進行系統調試 [10]。實現了 機器人自主走出迷 宮基本要求 ，并能夠精確 在迷宮中定位 ， 準確無誤地到達指定位置。 21 應用這套設計方案對 迷宮機器人 進行控制，不僅簡化了系統的硬件結構，降低了硬件成本，而且 提出了一種全新算法， 對 機器人 控制精確，穩 定度 高，在實際應可應用于搜救 ，此設計方案具有合理性和可行性。 展望 經過我的不斷努力 ，從設計到制作以及后期的調試并完成 ，迷宮機器人終于經測試達到了預期的目標，完成了相應 的功能，在此設計中我 設計 的這種坐標值算法還能用的實際生活中，地球現在已進入地殼的活躍期，經常發生地震，地震后的搜救工作是關鍵的一個環節，能否在生命的 黃金時間內搜救到幸存者是搜救工作的一大難題，因此根據本設計的迷宮機器人的算法，可以應用的時間的就搜救機器人上，如果要讓一個搜救機器人是一個復雜的環境中去搜 救，只要給機器人輸入起始坐標和重點坐標，讓后吧機器人放在起點，它 就會在復雜的場所 發現傷者 ，并 找到出口 。 22 參考文獻 [1] 張國良 ,敬斌 ,劉延飛 ,熊磊 .自主移動機器人設計與制作 [Ｍ ]. 西安 :西安交通大學出版社 ,2020:4658. [2] 劉錦波 ,張承慧 .電機與拖 動 [Ｍ ].北京 :清華大學出版社 ,2020:126130. [3] 張毅剛 ,彭喜元 .單片機原 理與應用設計 [M].北京 :北京市海淀區四季青印刷廠 ,2020:2628. [4] 丁元杰 .單片微機原理及應用 [M].北京 :機械工業出版社 ,2020:7679. [5] 劉愛華 ,滿寶元 .傳感器原理與應用技術 .北京 :人民郵電出版社 ,2020:6367. [6] 石磊 ,張國強 .Altium Designer 中文版電路設 [Ｍ ].北京 :清華大學出版社 ,2020:214250. [7] 謝龍漢 ,魯力 ,張桂東 .Altium 原理圖與 PCB 設計及仿真 [Ｍ ].電子工業 出版社 ,2020:728. [8] 張偉 ,蔣亮 ,Protel 99SE 實用教程 .人民郵電出版社 ,2020:3640. [9] 張華宇 ,謝鳳芹 ,李躍輝 .AVR 單片機基礎與實例進階 .北京 :清華大學出版社 ,2020:4658. [10] Nieva TM, ceptual model for remote data acquisition system[M].COMPUTERS IN INDUSTRY,2002:4446. 23 謝 辭 通過此次的論文，我學到了很多知識，跨越了傳統方式下的教與學 的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關的參考文獻，培養了自學 能力、動手能力和創新精神。在論文的寫作過程中也學到了做任何事情所要有的耐心 和心態，首先做學問要 兢兢業業 ， 來不得半點馬虎， 對于 在解決實際問題過程中出現的任何漏洞 和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決， 不能走捷徑，在做事情的過程中要有恒心 和毅力，不要一遇到困難就 退縮 ， 在哪里跌倒就要從哪里爬起來，只有這樣堅持下去就可以找到出路 ，解決問題。而且要學會與人合作 的能力 ， 多向別人請教， 這樣做起事情來 的效 。 率就會 以事倍功半。 論文得以完成，最要感謝 的是王志勇老師，因為論文是在王志勇 老師的悉心指導下完成的 ， 他指引我論文的寫作方向和架構，并對本論文初稿進行逐字批閱，指正其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴謹細致、一絲不茍的作風，將一直是我以后的工作和學習中的榜樣。 再 次感謝大學里所有幫助過我并給我鼓勵的老師，同學和朋友，謝謝你們 ! 24 附錄 主程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char void motor(int left,int right)//電機的控制程序 void main() { int X=0, Y=0, a=0,b=0//初始化程序 DDRA=0x00。 PORTA=0xFF。//配置為帶有上拉的輸入 DDRB=0XFF。 DDRC=0x00。 PORTC=0xFF。//口配置成帶有上拉的輸入 DDRD=0XF0。 PORTD=0xF0。 TCCR1A=0Xf1。 TCCR1B=0X0B。 while(1) { while(PINA0) { X++。//橫軸前進一格 void motor(int left,int right) } while(PINA1) 25 { Y++。//縱向前進一格 void motor(int left,int right) } while(PINA2) { X。//橫軸退一格 void motor(int left,int right) } while(PINA3) { Y。//縱軸退一格 void motor(int left,int right) } while(PINA4)//岔路口坐標的坐標保存下來 { a=X。 b=Y。 void motor(int left,int right) } if(X=4)//判斷是否到達迷宮中心，及坐標為（ 0， 0）的點 { void motor(int left,int right) if(Y=4) { void motor(int left,int right) } } } 26 項 目 經 理項 目 副 經 理 項 目 總 工 質 安 總 監工程管理部物資管理部技術管理部檢測試驗室質安管理部監 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗 室現 場 質 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承3N7N承 3S7S承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承e39。 d39。A（萬kWh）shg1Pshg1PshfPb b39。tjA shfP39。ae39。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7J