自动导引小车_AGV_的单片机控制系统

1、第21卷第4期2004年12月河北省科学院学报Journal of the Hebei Acade my of SciencesVol.21No.4Dec20043文章编号:100129383(200404-0053-03自动导引小车(AGV的单片机控制系统商国娟1,单根立1,王少岩2(1.河北科技大学机械电子工程学院,河北石家庄050054;2.河北省激光研究所,河北石家庄050081摘要:AG V单片机控制系统具有体积小、成本低、控制可靠等优点。主要从硬件方面讨论单片机控制系统,详细介绍了其主要模块的实现方法。关键词:AG V;单片机;脉宽调速;控制系统中图分类号:TP273文献标识码:A

2、The si n gle2ch i p m i croco m puter con trol system of AGVSHAN G Guo j uan1,SHAN Ge n li1,W AN G shao yan2(1.College of M echanical&Electronic Engineering,Hebei U niversity of Science&Technology,Shijiazhuang050054,China;2.Hebei Institute of Laser,Shijiazhuang Hebei050081,ChinaAbstract:The

3、Single2chi p M icr ocomputer Contr ol Syste m of AG V have the merits of s mall vol2 ume,l o w cost,reliable contr ol and others.The questi on of hardware of the syste m is discussed and the realizing method in main model is intr oduced.Keywords:AG V;Single2chi p M icr ocomputer;P WM;Contr ol Syste

4、m随着现代科学技术的高速发展,物流技术在制造业、第三方物流、电子商务等中的飞速的发展,使自动导引小车(AG V得到了广泛的应用。自动导引小车(AG V是一种无人驾驶搬运车,它可以按照控制系统下达的指令,根据预先设计的程序,依照车载传感器确定的位置信息,沿着规定的行驶路线和停靠位置自动行驶,完成一系列作业功能。1AGV的整体组成作为一种智能移动机器人,自动导引车是建立在一个组织及计算机构基础上的复杂工程系统,具有一定的自规划、自组织、自适应能力,其自主式功能是在传感器和控制信息处理结构支持下实现的。自动导引车系统的体系结构如图1所示。笔者着重研究AG V的单片机控制系统。自动导引车系统主要模块有

5、:(1运动系统。AG V的运动系统是AG V的动作执行机构,主要有履带式、足式和轮式三类,其中轮式应用最为普遍。本系统选用轮式结构,前边左右两轮分别驱动形式。(2传感系统。AG V通过传感系统来获得外部环境信息,通常由探测信号发送控制模块、接收控制模块和传感器等组成。目前在AG VS中应用有电磁感应器、超声波传感器、红外传感器、反射式传感器等。本系统采用自己制作的光敏传感器。(3信息处理系统。AG V通过多种传感器获得了外部环境的各种信息,需要在信息处理系统中加以处理,对其进行融合、加工、协调,从而获得关于自动导引车工作状态和外部环境的整体信息。(4自主决策系统。AG V的智能程度决定于其自主

6、决策系统。它接受监控系统命令,执行规划决3收稿日期:2004-02-18作者介绍:商国娟(1974-,女,河北满城县人,燕山大学在职硕士研究生,讲师,主要从事机械制造及设计自动化研究策,控制车体动作;控制传感器系统,进行目标物的测量,执行导航的任务;对信息处理系统分析得出的信息,以指引自动导引车行进。(5通讯系统。通讯系统一方面接受监控系统的命令,及时、准确地传送给其它各相应的子系统,完成监控系统所指定的动作;另一方面又接收各子系统的反馈信息,回送给监控系统,作为监控系统协调、管理、控制的依据 。图1自动导引小车体系结构图2控制系统配置由上面论述可以看出控制系统设计是其功能实现的关键,它以中央

7、控制器为核心,由电机驱动及调速、速度检测、路径探测等单元构成,体系结构如图2所示 。图2自动导引小车控制系统结构框图2.1中央控制器中央控制器采用AT89C55WD 单片机,内置看门狗,它具有体积小、功耗低、功能强等优点,主要完成以下功能:(1接收上位机指令,经译码后给出左右轮的速度设定值。(2根据速度给定值和实测值,按预定控制算法得到控制量,实现P WM 方式调速,完成单轮的速度闭环控制。(3接收位置、路径检测电路的信号。AT89C55WD 单片机主要I/O 口接线分配见表1。表1AT89C55WD 主要接口分配I/O 口接口分配功能T1,T0光电编码器读入P0.00.1、P1.01.7显示

8、P2.02.2键盘P0.6P0.7电机输出端P2.52.6停靠检测信号输入P3.0,P3.1无线接收数据输入P3.2,P3.3P2.3,P2.4路径检测输入、中断请求45河北省科学院学报2004年第21卷2.2各主要模块的实现系统中主要包括:(1晶振、复位电路,以实现单片机工作时钟基准和上电复位功能(2路径检测模块。自动导引小车采用地面铺设感光材料,小车上装有光敏传感器的方法来感知路径信息,光敏传感器是把一个发光二级管和一个光敏三级管封装在一起的结构,经过实践使用可靠。(3电机的控制模块。AG V 的两轮分别为直流电机驱动,采用脉宽调速,通过调整脉冲高低电平的占空比,来调整电机的速度。从P0.

9、6输出一定占空比的脉冲,为了保证当电平的高电压、低电压相互跳转时,控制电路不会出现竞争,本系统采用了一套控制电路来避免出现竞争现象,通过脉冲分配实现直流电机的脉宽调速,其中,脉宽调制放大器如图3 。图3脉宽调制放大器3抗干扰措施单片机控制系统要设计好抗干扰措施,否则,有可能理论上正确的东西,在实际应用中,使用效果会大打折扣,本系统主要考虑如下抗干扰措施。(1电路板上每个集成块要并接一个0.01uf 0.1uf 高频电容,以减少集成块对电源的影响。高频电容连线靠近电源端并尽量短粗。(2而本系统采用蓄电池供电,彻底解决了电源对单片机的影响这一问题。(3晶振布线时应与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。这个措施很重要。(4对单片机使用电源监控或看门狗电路,以提高整个电路的抗干扰性能。本系统选用的单片机含有看门狗。(5将不用的代码空间全部清“0”,或在跳转指令前加几个NOP,可在程序跑飞时归位。(6通讯中的抗干扰,可以加数据校验位,或遇到外部参数设定或调整时,可以定时将参数重发一遍。4.结论本系统体积小,成本低,控制可靠,经调试运行可靠,具有较好的应用价值。参考文献:1何立.MCS -51单片机应用系统设计系统配置与接口技术M