毕业论文 运水小车设计

1、前言随着生产自动化的发展需要， 机器人已经越来越广泛地应用到生 产自动化上，随着科学技术的发展， 机器人的传感器种类也越来越多， 其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。红外的典型应用领域为自主式智能导航系统， 机器人要实现自动 避障功能就必须要感知障碍物， 感知障碍物相当给机器人一个视觉功 能。智能避障是基于红外传感系统， 采用红外传感器实现前方障碍物 检测，并判断障碍物远近。本设计通过小车这个载体再结合 以 AVR 系列的 Mage16 单片机 为核 心的控制板可以达到其基本功能， 再辅加由漫反射式光电开关组成的 避障电路、 遥控模块、电源电路、差分驱动电路和 显示电路就可以完善整

2、个设计。、摘要：二、功能介绍：硬件设计：3.1避障电路 ：3.23.33.43.53.6单片机电路：显示电路：电源电路：电机驱动电路无线遥控电路：、程序设计4.1 主程序流程图4.2 主程序五、系统调试六、小结七、参考文献附录系统实物图目录.4.4.4.5.8.8.9.1.01.11.2.1.31.3.1.8.1.9.1.9.2.0.2.0.22一. 【摘 要】: 本文提出一种智能循迹，自动运水小车的设计方法， 利用红外技术检测障碍物信息，采用Magel单片机进行实时控制，实 现智能循迹，智能小车采用后轮驱动，两轮各用一个直流电机控制，避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。关键词】 : 避障光

3、电开关 差分控制 LCD二 . 功能概述本小车可通过 2262无线模块进行模式的切换， 在手动模式下， 通 过遥控器按键的不同实现不同动作；在自动模式下，机器人通过RP R22光电管实现对线路的自动识别，智能小车采用两轮驱动，左右当红外传两边各用一个电机驱动， 分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目 的。将三个红外线光电传感器分别装在车体的前方和后方， 感器检测到小车左边出黑线时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转 动，车向右方转向，当传感器检测到小车右边出黑线时，主控芯片控 制左轮电机停止转动，车向左方转向，当运行到终点时，主控芯片控 制另一个电机将水箱翻起， 降水倒出。同时通过 NOKIA55

4、10 液晶显示运水 时间，运水量。三硬件设计如下图所示，是本次设计智能小车的电路框图。 以Magel为电路 的中央处理器， 来处理传感器采集来的数据， 处理完毕之后以便去控 制电机驱动电路来驱动电机。电源部分是为整个电路模块提供电源， 以便能正常工作。3. 1.避障电路(1)障碍物探测方案的选择 方案一：脉冲调制的反射式红外线发射接受器。由于采用该有交流分 量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰；另外红外线接受官的最大再品均电工作电流取决于平均电流。如果采用占空比小的调制信号, 流不变的情况下，顺势电流很大(50 100mA，则大大提高了信噪比。并且其反应灵敏，外围电路也很简单。它的优点是消除了

5、外界光 线的干扰提高了灵敏度。方案二：采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通 知单片机前方有障碍物， 如则通知单片机可以向前行驶。 市场上很多 红外光电探头也都是基于这个原理。 这样不但能准确完成测量， 而且 能避免电路的复杂性由以上两种方案比较可知。方案二要比方案一优势大，市场上很多红外观点探头也都基于这个原理。其电路简单，工作可靠，性能 比较稳定。 从而避免了电路的复杂性， 因此我先用方案二作为小车的 监测系统。避障电路采用漫反射式光电开关进行避障。 光电开关是集发射头 和接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束， 被障碍物反射， 接收头据此做出判断是否有障碍

6、物。 当有光线反射回 来时，输出低电平；当没有光线反射回来时，输出高电平。单片机根 据接收头电平的高低做出相应控制， 避免小车碰到障碍物， 由于接收 管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。2）光电开关工作原理：光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和 检测电路。避障电路如下:避障电路功能表:传感器避障电路输出（上升沿动作）待执行命令左中右左转信号（P2.1）右转信号（P2.0）0 0 0V右转0 0 1V右转0 1 0V右转0 1 1V右转1 0 0V左转1 0 1V右转1 1 0V左转刖进注解（“ 0”

7、表示有障碍物;“1”表示无障碍物）3.2单片机电路本设计的主控芯片选择Mage16负责检测传感器的状态并向电机 驱动电路发出动作命令。复位电路采用手动复位。单片机电路如下:T Pl I I *1 I II, I ! I 1 I l-f 辽4 UI 和.IH V H . +T ：卜哼Hl臥H卜耳一.T”L r 卜0*伍I 亠 II H !., kT* -J 排卜斗-IT .厂 f4 週 I 1|!1lil-片-.11I Ill fl.3.3显示电路:显示电路由NOKIA5110组成，它可进行字母，汉字，图片的显示，功能强 大，使用方便，所以本系统选用 NOKIA5110作为显示模块，其电路如图所

8、示。屹一V ? 匚LK DINCLLD2KL f k13I4GIJD*3NDNOKIA 51103.4电源电路本系统所有芯片都需要+5V的工作电压，而干电池只能提供的电压为1 . 5V的倍数的电压，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要LM7805稳压芯片。L7805能提供300至500mA 的电流，足以满足芯片供电的要求。虽然微处理器和微控制器不需要支持电路，功耗也很低，但必须要加以考虑。3.5 电机驱动电路市场上用很多种类的小电压直流电动机， 很方便的选择到。 主要 有普通电动机、和步进电动机。方案一： 采用步进电机， 步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力， 能够

9、达到我们所要求的标准。 如果负荷不 超过步进电机所能提供的动态转矩值， 就能够立即是步进电机启动或 反转。其转换灵敏度比较高。正转、反转控制灵活。但是步进电机的 价格比较昂贵，对于我们的现状相差太远。方案二：采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性， 调速平滑、方便。调整范围广；过载能力强， 能承受频繁的冲击负载， 可实现频繁的无极快速启动、 制动和反转。 能满足各种不容的特殊运 行要求。由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单， 因此采用直流电机作为动力源本设计采用L298电机驱动芯片为直流电机驱动，由L298芯片组 装直流电机驱动模块，同时利用光耦隔离模块，实现电路保护

10、，构成 的电路结构简单，方便，可靠！ 驱动电路原路框图如下：LM298应用电路图:电机驱动连接电路图3.6无线模块:为了能对小车进行手动控制，我们选用了简易的基于HS2272和HS2262的无线收发模块。利用2272和2262分别实现接收模块和发 射模块电路设计。JillI 111:Lfe I?-苗* r J11声t无线收发模块四. 程序设计:本系统利用外部中断来接受遥控信号,通过接受信号的不同来改变运水模式，主程序在不断检测模式是否改变， 通过不同模式实现不 同动作！系统中还利用了定时器来计算运水时间，当小车到达终点时, 把水倒出，同时显示运水时间!4.1主程序流程图:主程序流程图4.2源程

11、序:*/un sig ned char un sig ned int#i nclude #in clude #i nclude 5110.h #i nclude motor.h #i nclude wireless.h #i nclude in it.h /*- 宏定义 #defi ne uchar #defi ne uintuchar potemp1=0,potemp2=0,potemp3=0,potemp4=0,potemp5=0,potemp6=0,po x=1, poy =0;uint x_1,x_2;uint ms_c on ter=0,s_c on ter=0,m_c on ter

12、=0,h_c on ter=0;uint receive=0,key=0,flot=0;uint shuilia ng=O;uint x_220=255,y_220=0,z_220=0;void ma in (void)init_devices(); motor_1(2); motor_2(2); motor_3(2); motor_4(2);DDRB = 0x00;PORTB = 0xFF; key=PINB&0xF0; delay_ms(15);/ 在这继续添加你的代码 /LCD_clear(); delay(100);while(1)DDRB = 0x0F; /PORTB = 0xFF;

13、 key=PINB&0xF0; delay_ms(15); if(key=0B00010000) / 前进motor_1(2);motor_2(2);motor_3(0);motor_4(0);else if(key=0B00100000) / 后退motor_1(2);motor_2(2);motor_3(1);motor_4(1);else if(key=0B01000000)/ 右转motor_1(2);motor_2(2);motor_3(1);motor_4(0);elseif(key=0B10000000)/ 左转motor_1(2);motor_2(2);motor_3(0);m

14、otor_4(1);elseif(key=0B00110000)/ 左转motor_1(0);motor_2(2);motor_3(2);motor_4(2);elseif(key=0B01010000)/ 左转motor_1(1);motor_2(2);motor_3(2);motor_4(2);elseif(key=0B01100000)/ 左转motor_2(0);motor_1(2);motor_3(2);motor_4(2);elseif(key=0B10100000)/ 左转motor_2(1);motor_1(2);motor_3(2);motor_4(2);else if(ke

15、y=0B10010000)motor_1(2);motor_2(2);motor_3(2);motor_4(2);/break;else if(key=0B01110000)DDRA=0X00;PORTA=0XFF; x_1=0XF0|PINA; x_2=0X0f|PINA; while(x_1!=0xf0) front_220();x_1=0XF0|PINA;motor_1(2);motor_2(2);motor_3(2);motor_4(2);转盘转向，水箱在前delay(20); motor_1(0);/ delay(280);/motor_1(1);motor_2(1);/delay(

16、200);motor_2(0);/delay(100);motor_1(1);/delay(300); x_2=0X0f|PINA;while(x_2!=0x0f) back_220();倒水水箱放平转盘转向，水箱在后x_2=0X0f|PINA;motor_1(2);motor_2(2);motor_3(2);motor_4(2);/LCD_clear();欢迎使用运水时间：LCD_write_chinese_string1(19,0,12,4,0,2);/LCD_write_chinese_string0(0,2,12,5,0,1);/ LCD_write_english_string(53

17、,2,:);LCD_write_char2(1,4,48+h_conter/10);LCD_write_char2(7,4,48+h_conter%10);LCD_write_english_string(15,4,H);LCD_write_char2(25,4,48+m_conter/10);LCD_write_char2(31,4,48+m_conter%10);LCD_write_english_string(39,4,M);/LCD_write_char2(23,4,.);LCD_write_char2(49,4,48+s_conter/10);LCD_write_char2(55,4

18、,48+s_conter%10);LCD_write_english_string(64,4,S);/*/PA0 电压采集 receive=mega16_ad(0); receive=receive/20.1;/正系数LCD_write_char2(12,5,48+receive%100/10);LCD_write_char2(18,5,.);LCD_write_char2(24,5,48+receive%10);LCD_write_char2(32,5,V);/PA1 电压采集 receive=mega16_ad(1);receive=receive/20.1;/正系数LCD_write_char2(42,5,48+receive%100/10);LCD_write_char2(48,5,.);LCD_write_char2(54,5,48+receive%10);LCD_write_char2(62,5,V);*/ NOP();/motor_2(0);/front_220(); delay(300); elsemotor_1(2);motor_2(2);mot