机器人实验报告

1、精品文档江西理工大学软件学院实验报告课程：灭火机器人设计 班级：软件嵌入 131 班 学号： 13221137 姓名：李彪1 欢。迎下载精品文档第一章 引言1.1课题背景随着社会的进步，机器人技术的不断发展使得机器人的应用领域不断扩展，从以往多应用于工业领域而渐渐融入人们的生活。灭火机器人作为消防部队中的新兴力量，加入了抢险救灾的行列。灭火机器人是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了智能机器人系统的发展方向。1.2实现功能制造一个自主控制的机器人在一间平面结构房子模型里运动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，这个工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、

2、电 压变化等多个因素影响，它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。1.3模拟房子介绍模拟房子平面图单位：mm33-3it ：iTit ：i图1.1灭火机器人比赛场地（国际赛制）比赛场地的墙壁33cm高，由木头做成。墙壁刷成白色。比赛场地的地板将是被漆成黑色的光滑木制表面。在所有的房间和走廊的地板上，可能会铺有小地毯，不会有粗毛地毯。场地中所有的走廊和门口宽都是46cm。门口并没有门，而是一个46c m的开口，将会有一个白色的2.5cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间入口。第二章系统整体方案设计2.1系统硬件设计本次设计的目的是设计一个在规定区域能自

3、主搜索火源并实施灭火的智能机器人小车，本次设计使用的主控芯片使用了STC89C52单片机，所以设计重点在传感器和电机驱动上。系统总体设计框图如图 2.1 :图2.1系统总体设计框图2.2系统软件设计软件设计方案是以上述硬件电路为基础的，包括电机控制模块、传感器模块的程序设计与实现。程序设计采用 C语言编写，编程环境是集成 Keil C51编译器的集成编译环境。灭 火机器人设计的软件设计结构框图如图2.2所示。图2.2系统软件设计框图第三章硬件设计3.1电源管理模块电源是任何一个系统稳定运行的前提条件，为了使机器人运行稳定，单片机和电机的供电系统采用独立供电的方法。3.1.1 稳压芯片 LM78

4、05CV LM7812CVLM7805CV勺技术指标如下表：表3-1 稳压芯片7805参数Electrical Ch arar tert sties.tVj I 0J QSOOniAi，j.Tj1.25ujsI ckh uilierw 山亡iiltJiJ. (Xul tr I )IVki h viir-1 rIS.JIHlIKlIC7pPc|i|liEB|lll*M 1、II、1-MAXI MiG u Ipul站百咅VoT.-25 Cs,o5.2v:11 .JJLT Ik kJ：II基V*V严-V to 25V T. -25 =C33 00raiVV -K to i 2V T - 25 C13

5、0KulRkH.d.LHXtlii： Stti-X io 1,5 Ap 25 =匚斗OJitAlc 2.3DiuA IF 3QutvX, Z.3 =C55nlipplc Ry UtoiiiRRv- SVtci- lVr r-i2tniz62十dBMl IpLi. 1 v 1H* L-* i 1!电;g-10E Ez m 1 001 T - 25 -LJOEOri i-Lir 7“1电忖-2S、U=0VQuiecertT C birr右mT.-23 y二 rRill AO u ncsKX nt 匸 urrentC114111 gcv. r m 巧v* t “ DcL3HiAlc， ?riiA a

6、 】島Tj - 25 C0WLM7812CV勺技术指标如下表：表3-2 稳压芯片7812参数9欢迎下载EJectrkal Chrtracteristics (LM7R1 21(V,= |9V, InOflmA, QC TC, unless otherw ise specilied, iNote 1)Pkirii niLtcrihIhfIC iwnJl i supn_*OLT*ar %UUTFM 7LTmjT 1dJHREIvrr SEMiikrj a图3.2 L298N 实物图3.2.3 L298N电路原理图：由于一片L298N可以直接驱动两个电机，但是为了加大驱动力，我们采用两路并联的方 式

7、来驱动电机。IIP33 pm 5P3? UJP冒mivssIN20UT1I1SOTOKHAO1B0UI3(jHD0UT45HDvacU15+L2W4 +DV14MCTORHDHTME2KiTORLEFT611910137111012IFLVSSIKlOUT IinsIN4OLTOE34AENBOUBOSNDONDOUT*SIvccL256N+LJVD7图 3.3 L298N电路图D640(3.3避障检测传感器 HS00383.3.1 HS0038 简介：HS0038B -系列微型接收机红外遥控器控制系统。PIN二极管和前置上组装引线框架，环氧包被设计成红外过滤器。该解调输出信号可直接解码的微处

8、理器。HS0038B是标准的红外遥控接收器系列，支持所有主要传输代码。3.3.2 HS0038 特点：1、光检测器和放大器一体封装2、内部可集成PCM频率过滤器3、与TTL和CMO电平兼容4、改进的屏蔽电场，抗干扰能力强333检测原理:红外发射管发射出经过调制过的38KHZ的红外光，当前方没有障碍物时，接收器收不到红外光，相反当前方有障碍物时，接受器可以收到红外光。根据此原理，机器人可以感知前方的路况从而决定是否前行。3.3.4 HS0038与单片机连接原理图:图3.4 H0038电路图HS0038内部集成了红外接收运放验波电路带通滤波（中心频率）整形电路一一驱动电路，通过加入38k的调制信号

9、可使该电路抗干扰能力增强，减少了自然光的影响。其实在红外发射和 VCC之间有一变位器，阻值为25欧左右此图没标上.3.4地面灰度检测传感器ST1883.4.1 ST188 特点：1、采用高发射功率红外二极管和高灵敏度光电晶体管组成。2、检测距离可调整范围大，4-13 mm可用。3、采用非接触方式。342检测原理:ST188是红外收发一体的器件，发射管发射出红外光线，接收管就可以根据接收的红外光线的强弱，感知地面的灰度。由于此模拟房间的地面被处理成为黑白两种颜色，通过比较器设置灰度的门限值，可以很方便的感知地面的颜色，从而做出相应的决策。3.4.3应用范围：1、ic卡电度表脉冲数据采样。2、集中

10、抄表系统数据采集。3、传真机纸张检测。4、地面灰度检测，正反转速测量、行程测量等。344外形尺寸（单位mr） 口 口底示图内部电路不息图3.5 ST188实物图3.4.5 ST188 原理图:图3-6 ST188 电路图精品文档1234567图 3-7 L324 图LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如 图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器， 除电源共用 外，四组运放相互独立。3.5火焰传感器足球比赛时，用于确定足球此传感器本品可广泛应用于灭火机器人比赛中测量火焰值、 的方向。下图为火焰传感器实物图。图3.8火焰传感器实物图3.5.1火焰传感器使用此传感器

11、具有优良的火焰探测性能，可根据可见光、红外光强弱变化输出电平的大小。其输出端口是一个四针的插头，其中黑色线为地线、红色线为电源线（+5V）、黄色线为信号线，用于输出测量的红外光强度电平、棕色线为信号线，用于输出可见光强度电平。第四章 流程设计4.1 灭火机器人行进路线分析 当小车处于起点，小车要开始搜索房间有两种路径可以选择，一是不过台阶，绕着 4 号房间向外搜索。二是直接过台阶，然后开始搜索。显然直接过台阶可以节省很多的时间， 路径更短， 因为我们制作的小车为履带结构， 结合我们小车的特点和前面分析， 我们选择过 台阶。过台阶后，小车处于 3 号和 4 号房间中间，由图可知，沿着右走的方案比较好，因此我 们采用是右手规则， 首先搜索的是 3 号房间，如图中的红色箭头。 当在 3 号房间发现火源时， 小车进入房间并灭火， 灭火后按原路返回； 如没有发现火源， 小车继续按右手规则搜索房间， 直到搜索 4 号房间， 不管有没有搜索到火源， 从 4 号房间