电子设计大赛报告

自动搬运机器人王泽栋1曹嘉隆1高召晗1杨超2（1．电子信息工程系学生，2.电子信息工程系教师）【摘要】本设计与实作是利用反射式红外线传感器所检测到我们所要跑的路线，我们以前后车头共4颗红外感应传感器TCRT5000来检测黑色路线，并利用Atmel公司生产的8位单片机AT89S52单片机做决策分析。，将控制结果输出至直流电机让车体自行按预先设计好的路线行走。以AT89S52晶片控制自动搬运机器人的行径，藉由自动搬运的制作过程学习如何透过程式化控制流程、方法与策略、利用汇编语言控制电机停止及正反转，使自动搬运机器人能够沿轨道自行前进、后退以及转弯。目的是在于让车子达到最佳效能之后，参加比赛为最终目的。自动搬运机器人运行过程中会遇到直线、弯道、停止。该设计集检测，微控等技术为一体，运用了数电、模电和小系统设计技术。该设计具有一定的可移植性，能应用于一些高难度作业环境中。【关键词】自动搬运；黑线检测；时间显示。1.系统方案选择和论证1．1系统基本方案根据要求，此设计主要分为控制部分和检测部分，还添加了一些电路作为系统的扩展功能，有电动车每一次往返的时间（记录显示装置需安装在机器人上）和总的行驶时间的显示。系统中控制部分包括控制器模块、显示模块及电动机驱动模块。信号检测部分包括黑线检测模块。系统方框图如图黑线检测模块控制器模块小车驱动模块黑线检测模块控制器模块小车驱动模块显示模块显示模块跨图1序.1烫饥系统岩方框三图策1．刮2伯各模泳块方抛案帽的比芳较与半论证落控制时器模存块殖根据结设计负要求龟，控蹈制器垄主要府用于爸信号似的接乔收和聋辨认表控制坟电机渡的正败反转垦、小辞车的芳到达舞直角柳转弯冰处的粒转向咏、时割间显西示。争方案誉一腊：采醋用M症CS棉-5霞1系驻列单日片机坦价格它低、专体积买小、鞭控制贸能力匪强。垫方案搞二：君采用迈与5法1系性列单构片机喉兼容普的贸At峡me内l公安司的铸AT朴89箱S5板2舌作为膊控制染器件奇的核扰心。捷AT晶89红S5同2单宰片机厚作为超系统仁控制算器。消它的板功耗息低，娇技术辨成熟街，成霞本低求，引鸽脚较呆少，睡硬件糠布线核简单喷，并捆且与最51础系列萍单片稠机兼浑容，炕AT盯89踪S5址2于作为滋处理丝传感耳器唐传来夹的信真号陪和惩控制冬转序电动缺机的藏正反府转以艇及数疏码管暖显示垒的核肌心部秒件，绒这样找的设迹计不慕仅可苦以降厨低喂成本父，挡还可蓄以使艺系统腐更加趣稳定铅。橡同时喂由于袖安装蓄和调敞试工数作可商以并组行进买行，汉极大崖地缩滩短了框总体饰设计望和制坡造的剂时间始。芦基于对以上贷分析贵，拟栗定方俯案二夏。秆电机烘驱动貌模块搁方案凡一：归采用鬼电阻妙网络嫌或数球字电汇位器岁调整沃电动示机的建分压抽，从休而达梢到调与速目挠的。看但是拌电阻倾网络脆只能饭实现勾有级铃调速罚，而袍数字宪电阻跳的元漠器件粥价格割比较桑昂贵卧，且蔽可能密存在越干扰猴。更顺主要示的问粒题在员于一场般电熟动机扶的电性阻比会较小尾，但终电流惕很大瑞，分蒜压不烛仅会目降低最效率累，而前且实葛现很塞困难露。体方案着二：培采用希继电御器对六电动驾机的描开与蝇关进伪行控温制，鬼通过仆控制炮开关避的切呢换速衰度实阵现对量小车梳的速险度进秧行调酸整。顾这个致电路左的优御点是认电路捐较为学简单脑，缺贷点是萝继电休器的铺响应捷时间恋长，腥易损盟坏，飘寿命夕较短毯，可单靠性胡不高暑。渣方案绍三：具采用究四絮个大控功率看晶体集管组慨成H于桥电获路，凳四个肚大功么率晶壁体管什分为性两组夕，交劣替导数通和皮截止刷，用页单片脂机控饿制使垃之工兰作在免开关恒状态脂，进劣而控吗制电宇动机医的运刷行。果该控衣制电叠路由其于四吼个大趋功率爱晶体解管只牲工作轻在饱宰和与宇截止矛状态饭下，戚效率角非常乱高，桑并且传大功责率晶私体管雁开关洽的速好度很冰快，滴稳定兵性也指极强凑，是选一种仓广泛钱采用柱的电机路。议由于鉴方案急三效点率高畅，稳惰定性友强，楼速度义快，寸所以件电动旁机驱奶动电总路选遵择方归案三波（3侍）显划示模科块的拢选择终削夸方饰案一陡:使川用液谈晶屏瞎显示布。液出晶屏兄（L能CD然）具牲有超螺薄轻次巧、却低耗叉电量刻、无弹辐射挎，平榜面直膜角显浴示以约及影蜘响稳兆定不病闪烁办等优穿势，趟可视溉面积华大，定画面询效果促好，鲁分辨若率高骄等特怖点。备但是但由于盒液晶视显示秋屏是翠以点虹阵的蜂模式浸显示统各种职符号胀，需党要在护使用垮液晶填显示额屏时稻不能盘有静出电干录扰，书否则走易烧景坏显烂示芯耻片，倘维护陈不方和便。旅同时添由于蔽本系泄统只籍需要凝显示罩时间喜和距漠离参秘数这魄样的贝数字唇，信雪息量岛较少事，使胃用液宝晶显葵示屏您就显雄得大尘材小匪用，园不合颜适。漂免葵方额案二难：使甲用数恭码显症示管桶。数定码管咳具有柏耗能庭低、筐电压使低、延寿命遵长、头对外临界环滑境要寇求低贴，易辱于维貌护等独优点羞，同汉时它宣是采门用二浆进制奥编码锅显示缸数字慨，程旋序编姨译容患易，飞资源盾占用吓少，挎操作骑简单办、经专济。矩沟勺根颤据以冈上论夺述，返采用臭方案围二。峰（个4损）黑驻线检律测模靠块模方案健一：菌采用俱普通繁发光婆二极筒管和询光敏厕电阻洗组成究的发郑射接奥收方贫案，台该方练案在眨实际饰的应追用中五，容发易受昌外界视光源帝的干身扰，公有时倘甚至册检测麻不到翠，主夏要是锻因为么可见仗光的杠反射磁效果状跟地沫面的餐平坦翁程度巩，地懒表材凝料的修反射区情况养均对帖检测向效果遮产生遵直接欢影响拒虽然食可以诵采取担超高吃亮度室发光潜二极云管降箱低一佩定的漂干扰炒，但拘是在屯一定拐程度稳上增妄加了屋额外欠的功放率消能耗。初方案迅二：糊采用柴红外房发射讯——捕接收恢器。朵采用尼红外养线管听代替自普通脚可见卵光管陡，寿可以薯降低艳环境算光源季对接膨收管藏的干踩扰，涉直接听用直珠流电骑源给遣管子恩供电粥，省从而款测定山小车闻的前递进方偶向，剩该方级案中钻小车懒的前闭进与忘后退通是在笋同一我路线陪上进娃行的颗，光宴线照耗射道鞋路面锻上，墨根据古在路傍上的属线路探的路沾面颜健色的第不同眉，反停光系故数的惑不同毕，影很响的愉反射这光的异强弱拒从而揪检测弊到所拜要走筹的线挎路，喇利用尊发光阅二极队管以睛及光忘敏电纽阻组党成发尺射与逢接收造装置肝，来疏测定帽所要粥走的敲路线晋，该场方案犯传感碌器必射须装旦在小剑车的伯底盘武前沿祖，靠游近地更面。作是小倦车方恶向更洋准确芦。环比较申两种碌方案半，方尺案住二闸的应昂用较败为方膏便、抱快捷盾，而倍且避漠免电谈路的祝复杂原性，浇使得糊操作拾和制炮作过牧程简胜单化继，也均使得俭应用焦的更蛙加方镰便快关捷，巧在小狠车的脚设计碗上避详免了酬小车益因没盖有方望向感召而不趋能到围达目碌的地司，也凑使软驱件的掉设计雅上少赢了很计多的港不必枯要的讽麻烦枕，但组应注庸意趣传感弯器必裤须装晶在小依车的杀底盘唤前沿杏，靠仅近地认面。税我们陈为避勒免设悦计上哨的一弦些难穗题和件外界椒环境稿的影汁响，胡采用寻方案书二。笛1.俘1.哨2方付系统羊各模颠块的宅最终幻方案烘及其昏他主堵要器秤件的耕确定对经过赴一番怒仔细放的浆分析奥与论百证汤，决志定了吨系统帝各个尽主要饥模块吃的最寿终方曲案如抵下：算（1虽）控哪制器凳模块师：A沃T8港9S熟52方单限片机剩；瞎（2缘）电台机驱占动模剖块：概采用苦L2龟98怪N驱型动。姑（3善）秀显示秒模块胁：静抹态数辉码显简示管趋；债（4纤）未黑线蓝检测怎模块悼：采挖用T色CR吴T5融00断0传房感器雄；拆（5镰）暴电动帽机：榴采用锐普通锐直流毙电机移；房（6舌）区供电政电源梳:单脉电源黄供电户（6发节筹AA暑挺HR烦15伶/5觉1型仍号电任池夏）持。L298NAT89S5单片机L298NAT89S5单片机TCRT500传感器TCRT500传感器数码管数码管创图刚1.惊1.惠2兵系统核方框腿图贯2.暖各系荡统的挽硬件荷设计胞与实阵现市2.污1浆硬件妇系统筐整体回工作膨原理皆分析错本设烛计的旗自动或搬运离车谦是采品用小收车作暖为运觉动载独体，购通过循控制纺小车涉电动缩机的吉运动现来控染制小折车前杀进和仆后退山以及浮转向团。智为了洗实现云小汽友车的能自动爱往返昨和智粪能控姻制，矿我选涝用了筐单片蓝机顷进行贤控制羡。设讯计以告AT疯89芽S她52痕CP矩U为沃核心谨，C拿PU烂将传烛感器淹得到霉的信扭息进迟行综梁合判阴别和螺处理阶，然纲后发努出指朴令给以电机族驱动素电路娇，控幅制小演车缎、梁数码粥管；灯使小稿车能托够实近现往纯返，炒并且奋能够遇精确馆地茅在拐析角处铸转弯掘，利批用循府迹电司路来曲控制唇小车宾的行贿驶路访线恒。本雅设计杆使用疫了痛红外脂线祖传感洪器抖装置倍检查坚路线细，C扮PU想的综迈合数示据处和理为腾小泻车按铺照预决定程盗序运主行提津供了烦充分像的保知证。奶如图叨2.艺1.骄1仗为硬交件流末程图公：旋该比设计集实际秤上是赛一个批自动狱控制捏系统为，这锹样的踏系统位用单暗片机槽来实粱现是负比较摔合适盲的。德2.面1.痒1牙硬件霸流程碌图进入下一次操作运行进入下一次操作运行合上开关合上开关推动木块前进推动木块前进红外检测红外检测检测到信号检测到信号转弯转弯继续前进继续前进停止停止红外检测红外检测检测到信号检测到信号小车后退小车后退转向转向180°转弯转弯偶2.锄2企系统基硬件客的基曾本组喉成部叹分继续前进纸在本数设计味中，周系统世主要爷分为性控制岸部分阿和检堤测部任分昂。继续前进完成一次谜控制谷部分偿：系仅统中吸控制筝部件远根据某以输扇入的缓信息递，控扒制电晕机的铃行驶不及显碌示相秀关的家时间尤和距演离。完成一次推另一块木块通检测哲部分贞：系引统利木用红朱外传愤感器通将检氧测到跑的外捞部信倾息转枯化为纯控制朵器件六可辨先认的摸电信邮号。推另一块木块图硬件流程图转弯纷2.跃3主酒要单纪元电绘路设窄计图硬件流程图转弯五2.井2主虑要单网元电携路的汇设计叹（1示）控至制电生路的谊设计调电路寄图如文图扒2.悼2.它1纽所示坝单片洞机将决检测枝电路痰检测紫到的峰信号葬通过傅处理输后，躬输入饺不同僚的控膨制信眨号给逝被控旷制的驰各单西元电样路，饥完成重题目贴要求潮的各希项任讨务要卫求。酬单片参机A简T8夫9S趟52哗外接拿显示勇电路义，驱割动电潜路，结黑线系检测达电路课。其贪中黑朵线检盐测电仪路是对信号拜输入活，显问示电滴路和仗驱动梯电路哥时输漏出。搁为了误方便王单片阿机引荡脚的扔使用兽，我垫们将好单片仇机的那所有圆引脚斤用接背口引巾出。随其中并。。补。。痛。。各。。什。。谷。。止。。糠。是起。。结。。叼。的钳接口照。掏（2哨）驱脾动电个路的哄设计睛电路拐图如弱附图恐2.纪2.赴2尘所示毅。采忌用芯言片L葵29布8N族作为挡电机洁驱动抄。L绵29节8N落的5特、7凑、1筛0、腾12遇这四吵个引沿脚接主到单壁片机暮上，降当使轨能端称为高准电平翼时，模如果敌输入恨端为兼高电忆平，扶三极管管导米通。王5引萌脚高歌电平须，7赔引脚番低电农平，夹电机金反转品；如厨果输疗入端震为低硬电平豪，三拒极管把截止作。通酒过单古片机则的编抵程可毅以实爽现直恭流电室机的佛PW船M调尚速以早及正昼反转盏等功微能。暴黑线刺检测旨模块竞的设箱计寇电路婶如附英图北2.秀2.腊3到所示掉。黑皂线检芬测的耀基本校原理论是当书发射刮管的迎红外尊信号思经反画射被旦接收略管接废收后来，接斩收管菊的电坟阻会夕发生猾变化饺，在印电路界上一家般以牌电压雨的变停化形拍式体覆现出锋来，象而经钱过A糊DC揭转换嫩后得盐到处扩理后恳的输买入结悦果。富电阻撤的变扩化取楚决于湖接收绞管所针接受显的红甲外信抱号强愁度，擦常表艰现在抹反射荒面的寿颜色跑和接吉受面私接收店管的偏距离违两方志面。危3.液软件嘉实现鸟系统山的软贺件设歪计采倍用汇偷编语数言，抗对单钳片机远进行怪编程尚实现窝各项喉功能令。程会序用茄(遇)瓶软件虽编写子，主笋要起躺到一忙个导昨向和焰决策曾的功听能，朗决定杆什么回系统悔各种飘功能敏的完邀成主员要通余过调傻用各劝单元冠模块苹的子欺程序雕实现懒。程兼序流弓程图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