第四界西门子传动杯电子竞赛

1、第四届西门子传动杯电子竞赛 参赛题目：洒水机器人 2013-3-23 目 录1 摘要32 方案比较与选择4 2.1创作动机4 2.2 创作价值4 2.3 方案比较43 硬件部分54 软件部分65元件清单76 参考文献81摘要：智能机器人是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能机器人深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。本论文介绍的是具有自动避障功能的智能机器人的设计与制作（以下简称智能机器人），论文对智能机器人的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试，该智能

2、机器人的电路结构简单，调试方便，系统反映快速、灵活，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。关键词： 智能机器人；自动避障 ；测温2方案比较与选择创作动机：智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。创作价值：直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机的加速、减速，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。主体电路：即直流电机 PWM 控制模块。这部分电路主要由 AT89S52 单片机 的 I/O 端口、定

3、时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及转弯，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。 其间是通过 AT89S52 单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到 L298 驱动芯片来 控制直流电机工作的。该直流电机 PWM 控制系统由以下电路模块组成：设计控制部分： 主要由 AT89S52 单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由电机和 L298 直流电机驱动模块组成。设计显示部分：LCD 数码显示部分，实现对超声波测的距离的实时显示。方案比较应用场合：智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试

4、方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。同时在玩具的应用上深受小朋友的青睐。车速的控制 车速调节的方法有两种：一是用步进电机代替小车上原有的直流电机;二是在原有直流电机的基础上，采用PWM调速法进行调速。考虑到机械装置不便于修改等因素，这里选择后者，利用单片机输出端输出高电平的脉宽及其占空比的大小来控制电机的转速，从而控制小车的速度。经过多次试验，最终确定合适的脉宽和占空比，基本能保证小车在所需要的速度范围内平稳前行。3硬件部分原理图3硬件部分原理图3硬件部分原理图3硬件部分 原理图原理说明本设计题目为智能避障小车设计，主要研究小车的避障功能，小车遇到

5、障碍物时，当距离障碍物大于40cm，PWM信号自增，驱动电机加速，小车加速前进，当小于30cm时，PWM信号自减，驱动电机减速，小车减速前进，并且小车采取相应的避障措施。这里探测装置必不可少，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。所以采用超声波传感器作为探测装置，由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。通过软件内部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍物的较准确定位。4软件部分二程序结构 结构图 程序结构说明本设计系统软件采用模块化结构，由主程序定时子程序、电机驱动子

6、程序中断子程序、显示子程序调速子程序算法子程序构成。主程序流程图如图2所示。其中：避障中断服务子程序完成对超声波探测器产生的外部中断进行处理，如果超出预定的危险距离就左转进行避障。遥控中断服务子程序完成对遥控信号产生的外部中断进行处理，对不同的遥控信号产生相应的控制信号。在定时中断服务子程序，完成定时与里程的计算。 采用红外传感器进行测速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。 红外测障传感器：红外测障传感器利用红外线遇到障碍物会反射的原理，来检测某一方向上是否有障碍物的存在。 红外测距传感器：红外测距传感器利

7、用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号。传感器部分：机器人用来读取各种外部信号的传感器，以及控制机器人行动的各种开关。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。控制器部分：接收传感器部分传递过来的信号，并根据事前写入的决策系统（软件程序），来决定机器人对外部信号的反应，将控制信号发给执行器部分。好比人的大脑。 执行器部分：驱动机器人做出各种行为，包括发出各种信号（点亮发光二极管、发出声音）的部分，并且可以根据控制器部分的信号调整自己的状态。对机器人小车来说，最基本的就是轮子。这部分就好比人的四肢一样。5元件清单元件数量元件数量霍尔元件A44E1个排阻5101个铁片感应器TL-Q5MC1个74ls002个1602LCD1个16位排线1条小车1个排针若干小磁铁片4片电阻若