机器人创新实践报告

1、课程设计报告书 题目： 智能机器人创新实践 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 课程学分 起始日期 2016.04-2016.06 教 师 评 语 教师签名： 日期： 成 绩 评 疋 备 注 目录 1设计原理4 2方案论证4 2.1巡线模块设计 4 2.2巡线模块设计4 3设计方案5 3.1小车的总体结构设计 5 3.1.1结构元件的选择5 3.1.2小车结构图5 3.1.3电路驱动部分电路原理图 6 3.1.4小车的成品外观图 7 3.2巡线功能介绍8 3.2.1反射型光电探测器 RPR220 8 3.2.2寻迹电路图分析 9 3.2.3寻迹元件在小车的具体实现 10 3.2

2、.4电源部分 10 3.3小车三路巡迹算法 11 3.3.1.直线寻迹图11 3.3.2左转弯巡迹图11 3.3.3右转弯巡迹图12 3.4巡线与电机驱动程序 12 4结果与分析16 智能巡线小车 1设计原理 由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强 弱来判断实际的“道路”情况，使小车在白色地板上循黑线行走。通常采取的方 法是红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特 点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时 发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收, 小车上的接收管接收

3、不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来 确定黑线的位置和小车的行走路线 2方案论证 2.1巡线模块设计 采用一体反射式红外对管，所谓一体就是发射管和接受管固定在一起， 反射 式的工作原理就是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光经过反射物的反 射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。 这次设计中由于是近距离探测，故采用红外对管来完成数据采集。由于红外光波 比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外线系统还具有以下优点： 尺寸 小、质量轻，便于安装。反射式光电检测器就是其中的一种器件， 它具有体积小、 灵敏度高、线性好等特点，外围电路简单，安装起来方便，

4、电源要求不高。用它 作为近距离传感器是最理想的，电路设计简单、性能稳定可靠。1.2.2 供电方 案设计与比较 2.2巡线模块设计 方案一：米用两个电源供电，将电动机驱动电源以及其周边电路与单片机 电源分别供电，由于单片机的电压较低，而电机需要的电压较高，容易使单片机 电压过高而损坏，使用两个电池供电，可以提高系统稳定性，但是多一组电池， 增加了小车的质量，同时也增加了小车的惯性，降低了灵敏度。 方案二：采用单一电源供电。电源直接给单片机供电，通过单片机的 10 口 连接到电动机上，这样输出的电压稳定，同时也减轻了小车的质量，使小车更加 灵活。但是加高的电压提高了损坏单片机的风险。 从安全性考虑

5、，我们选择方案一。 3设计方案 3.1小车的总体结构设计 3.1.1结构元件的选择 轮胎，减速箱，电机，万向滑轮，黄色底盘，pcb敷铜板，亚克力板，螺丝，卡 簧，固定片等。 3.1.2小车结构图 前方 减速电机 3.1.3电路驱动部分电路原理图 D9 VCC qutaiWoT OTTAll JT oingoWTl T1电1 U2 I H F 4007 40（厂 40 |vcc VCC J5 T OITA! OLTA2 CON 6 =1 OLOBL OLTB2 8 I 7 1 34 JTJTJTJT L L L L o o o JI 6 气 k/ 4 3 -J 1 11- 10 12 TNmTN

6、氏 i J s Ifc J L 8 seiisiimB GND_ B 11 eiiableA eiiableB L298N CON 1 i . 1 9 CON i 3.1.4小车的成品外观图 3.2巡线功能介绍 3.2.1反射型光电探测器 RPR220 RPR220是一种一体化反射型光电探测器。其探测器是一个砷化傢红外发光 二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电二极管。主要应用在游戏机，复 印机和办公自动化等设备中。 本巡线小车就是用该元件作为检测元件，即是通过检测黑线有没有来达到控 制小车巡线的目的的。 I- s d. 5 （2）n Note 1 Unspecified tnitrira

7、Ge shH btrr 0.2 2. Dininsien in prenlJiih ahaw for r sbit RightLed=P0A7; sbit Fon tLled=P1A0； sbit LeftIR=P3A5; sbit RightlR=P3A6; sbit Fon tIR=P3A7; sbit M1A=P0A0; sbit M1B=P0A1; /定义前方左侧指示灯端口 /定义前方右侧指示灯端口 /定义前方左侧红外探头端口 /定义前方右侧红外探头端口 /定义前方正前方红外探头端口 /定义左侧电机驱动A端 /定义左侧电机驱动B端 sbit M2A=P0A2; sbit M2B=P0A

8、3; /定义右侧电机驱动A端 /定义右侧电机驱动B端 sbit B1=P0A4; /定义语音识识别传感器端口 sbit SB1=P0A6; II定义蜂鸣器端口 void tin gzhi() M1A=0; M1B=0; M2A=0; M2B=0; II将M1电机A端初始化为0 II将M1电机B端初始化为0 II将M2电机A端初始化为0 void qianj in() M1A=1; M1B=0; M2A=1; M2B=0; void houtui() M1A=0; M1B=1; M2A=0; M2B=1; void zuozhua n() M1A=0; M1B=1; M2A=1; M2B=0;

9、void youzhua n() M1A=1; M1B=0; /定义电机控制子程序 /判断用户设定电机形式 /判断用户是否选择形式1 /判断用户是否选择形式2 /M2电机反转 /判断用户是否选择形式3 /M2电机正转 /判断用户是否选择形式4 /M1电机正转 /M2电机反转 M2A=0; M2B=1; void delay_nus(unsigned int i) / 延时：i=12 ,i 的最小延时单 12 us i=i/10; while(-i); void delay_nms(unsigned int n) / 延时 n ms n=n+1; while(-n) delay_nus(900)

10、;/延时1ms,同时进行补偿 void Con trolCar( un sig ned char Con Type) tin gzhi(); switch(C on Type) case 1: / 前进 qianji n(); break; case 2: / 后退 houtui(); break; case 3: / 左转 zuozhua n(); break; case 4: / 右转 youzhua n(); break; case 8: 停止 tin gzhi(); break; void mai n() bit RunF lag=0; Ru nShow=0; Co ntrolCar(

11、8); while(1) Sta比 /判断用户是否选择形式 8 /退出当前选择 /主程序入口 /定义小车运行标志位 /初始化显示状态 /初始化小车运行状态 /程序主循环 LeftLed=LeftlR; RightLed=RightlR; Fon tLled= Fon tIR; SB仁LeftIR; if(LeftIR = 0 delay_ nms (10); goto NextR un; if(LeftIR = 0 delay_ nms (10); goto NextR un; if(LeftIR = 1 delay_ nms (10); goto NextR un; /前方左侧指示灯指示出前方左侧红外探头