一種簡易智能機器人的設計及應用
1、設計思想與總體方案
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/171706.htm本機器人能在任意區(qū)域內沿引導線行走,自動繞障,在有光源引導的條件下能沿光源行走。同時,能檢測埋在地下的金屬片,發(fā)出聲光指示信息,并能實時存儲、顯示檢測到的金屬片數(shù)目以及各金屬片至起跑線間的距離,最后能停在指定地點,顯示出整個運行過程的時間。
1.2 總體設計方案和框圖
本設計以AT89C51單片機作為檢測和控制核心。采用紅外光電傳感器檢測路面黑線及障礙物,使用金屬傳感器檢測路面下金屬鐵片,應用光電碼盤測距,用光敏電阻檢測、判斷車庫位置,利用PWM技術動態(tài)控制電動機的轉動方向和轉速。通過軟件編程實現(xiàn)機器人行進、繞障、停止的精確控制以及檢測數(shù)據(jù)的存儲、顯示。我們通過對電路的優(yōu)化組合,最大限度的利用51單片機的全部資源。P0口用于數(shù)碼管顯示,P1口用于電動機的PWM驅動控制,P2,P3口用于傳感器的數(shù)據(jù)采集與中斷控制。這樣做的優(yōu)點很明顯:充分地利用了單片機的內部資源,降低了總體設計的成本。該方案的系統(tǒng)圖如圖1所示。
2、系統(tǒng)的硬件組成及原理
此系統(tǒng)的硬件部分由單片機單元、傳感器單元、傳感器單元、電源單元、聲光報警單元、鍵盤輸入單元、電機控制單元和顯示單元組成,如圖2所示。
2.1 單片機單元
本系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為中央處理器。他的主要任務是掃描鍵盤輸入的信號啟動機器人,在機器人行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù),將得到的數(shù)據(jù)進行處理后,根據(jù)不同的情況產生占空比不同的PWM脈沖來控制電機,同時將相關數(shù)據(jù)送顯示單元動態(tài)顯示,產生聲光報警信號。其中,P0口用于數(shù)碼管動態(tài)顯示,P1.0~P1.5控制2個電機,P1.6,P1.7為獨立式鍵盤接口,P2口接傳感器,P3.2接計里程的光電碼盤,P3.7接聲光報警單元,P3.4,P3.5,P3.6接用于顯示金屬片數(shù)目的發(fā)光二極管。
2.2 電機控制單元
本機器人采用了雙電機雙輪驅動的小車作為其底座。他的2個電機分別獨立控制其左右兩邊的車輪,靠兩邊電機的轉速的不同來實現(xiàn)轉彎功能,還可讓其原地轉彎,便于控制。而傳統(tǒng)的小車是靠動力電機和轉向電機驅動,轉彎角度難以控制,不便于使用。
電機控制電路采用大功率對管BD139,BD140組成的H型驅動電路,通過單片機產生占空比不同的PWM脈沖,精確調整電機的轉速。這種電路由于工作在晶體管的飽和或截止狀態(tài)下,避免了在線性放大區(qū)工作時晶體管的管耗,可以最大限度地提高效率;H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)電機轉速和方向的控制;電子開關的速度和穩(wěn)定性也完全可以滿足需要,整套驅動電路是一種被廣泛采用的電機驅動技術。電路如圖3所示。
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