電子設(shè)計大賽報告

自動搬運機器人王澤棟1曹嘉隆1高召晗1楊超2（1．電子信息工程系學生，2.電子信息工程系教師）【摘要】本設(shè)計與實作是利用反射式紅外線傳感器所檢測到我們所要跑的路線，我們以前后車頭共4顆紅外感應傳感器TCRT5000來檢測黑色路線，并利用Atmel公司生產(chǎn)的8位單片機AT89S52單片機做決策分析。，將控制結(jié)果輸出至直流電機讓車體自行按預先設(shè)計好的路線行走。以AT89S52晶片控制自動搬運機器人的行徑，藉由自動搬運的制作過程學習如何透過程式化控制流程、方法與策略、利用匯編語言控制電機停止及正反轉(zhuǎn)，使自動搬運機器人能夠沿軌道自行前進、后退以及轉(zhuǎn)彎。目的是在于讓車子達到最佳效能之后，參加比賽為最終目的。自動搬運機器人運行過程中會遇到直線、彎道、停止。該設(shè)計集檢測，微控等技術(shù)為一體，運用了數(shù)電、模電和小系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。該設(shè)計具有一定的可移植性，能應用于一些高難度作業(yè)環(huán)境中。【關(guān)鍵詞】自動搬運；黑線檢測；時間顯示。1.系統(tǒng)方案選擇和論證1．1系統(tǒng)基本方案根據(jù)要求，此設(shè)計主要分為控制部分和檢測部分，還添加了一些電路作為系統(tǒng)的擴展功能，有電動車每一次往返的時間（記錄顯示裝置需安裝在機器人上）和總的行駛時間的顯示。系統(tǒng)中控制部分包括控制器模塊、顯示模塊及電動機驅(qū)動模塊。信號檢測部分包括黑線檢測模塊。系統(tǒng)方框圖如圖黑線檢測模塊控制器模塊小車驅(qū)動模塊黑線檢測模塊控制器模塊小車驅(qū)動模塊顯示模塊顯示模塊跨圖1序.1燙饑系統(tǒng)巖方框三圖策1．刮2伯各模泳塊方拋案帽的比芳較與半論證落控制時器模存塊殖根據(jù)結(jié)設(shè)計負要求龜，控蹈制器壟主要府用于爸信號似的接喬收和聾辨認表控制墳電機渡的正敗反轉(zhuǎn)墾、小辭車的芳到達舞直角柳轉(zhuǎn)彎冰處的粒轉(zhuǎn)向詠、時割間顯西示。爭方案譽一臘：采醋用M癥CS棉-5霞1系駐列單日片機坦價格它低、專體積買小、鞭控制貿(mào)能力匪強。墊方案搞二：君采用邁與5法1系性列單構(gòu)片機喉兼容普的貿(mào)At峽me內(nèi)l公安司的鑄AT樸89箱S5板2舌作為膊控制染器件奇的核擾心。捷AT晶89紅S5同2單宰片機厚作為超系統(tǒng)仁控制算器。消它的板功耗息低，嬌技術(shù)辨成熟街，成霞本低求，引鴿腳較呆少，睡硬件糠布線核簡單噴，并捆且與最51礎(chǔ)系列萍單片稠機兼渾容，炕AT盯89蹤S5址2于作為滋處理絲傳感耳器唐傳來夾的信真號陪和懲控制冬轉(zhuǎn)序電動缺機的藏正反府轉(zhuǎn)以艇及數(shù)疏碼管暖顯示壘的核肌心部秒件，絨這樣找的設(shè)跡計不慕僅可苦以降廚低喂成本父，擋還可蓄以使藝系統(tǒng)腐更加趣穩(wěn)定鉛。橡同時喂由于袖安裝蓄和調(diào)敞試工數(shù)作可商以并組行進買行，漢極大崖地縮灘短了框總體飾設(shè)計望和制坡造的劑時間始。蘆基于對以上貸分析貴，擬栗定方俯案二夏。稈電機烘驅(qū)動貌模塊擱方案凡一：歸采用鬼電阻妙網(wǎng)絡(luò)嫌或數(shù)球字電匯位器歲調(diào)整沃電動示機的建分壓抽，從休而達梢到調(diào)與速目撓的?？吹前桦娮鑳A網(wǎng)絡(luò)脆只能飯實現(xiàn)勾有級鈴調(diào)速罰，而袍數(shù)字憲電阻跳的元漠器件粥價格割比較桑昂貴臥，且蔽可能密存在越干擾猴。更順主要示的問粒題在員于一場般電熟動機扶的電性阻比會較小尾，但終電流惕很大瑞，分蒜壓不燭僅會目降低最效率累，而前且實葛現(xiàn)很塞困難露。體方案著二：培采用希繼電御器對六電動駕機的描開與蠅關(guān)進偽行控溫制，鬼通過仆控制炮開關(guān)避的切呢換速衰度實陣現(xiàn)對量小車梳的速險度進秧行調(diào)酸整。顧這個致電路左的優(yōu)御點是認電路捐較為學簡單腦，缺貸點是蘿繼電休器的鋪響應捷時間戀長，腥易損盟壞，飄壽命夕較短毯，可單靠性胡不高暑。渣方案紹三：具采用究四絮個大控功率看晶體集管組慨成H于橋電獲路，凳四個肚大功么率晶壁體管什分為性兩組夕，交劣替導數(shù)通和皮截止刷，用頁單片脂機控餓制使垃之工蘭作在免開關(guān)恒狀態(tài)脂，進劣而控嗎制電宇動機醫(yī)的運刷行。果該控衣制電疊路由其于四吼個大趨功率愛晶體解管只牲工作輕在飽宰和與宇截止矛狀態(tài)飯下，戚效率角非常亂高，桑并且傳大功責率晶私體管雁開關(guān)洽的速好度很冰快，滴穩(wěn)定兵性也指極強湊，是選一種倉廣泛錢采用柱的電機路。議由于鑒方案急三效點率高暢，穩(wěn)惰定性友強，樓速度義快，寸所以件電動旁機驅(qū)奶動電總路選遵擇方歸案三波（3侍）顯劃示模科塊的攏選擇終削夸方飾案一陡:使川用液談晶屏瞎顯示布。液出晶屏兄（L能CD然）具牲有超螺薄輕次巧、卻低耗叉電量刻、無彈輻射挎，平榜面直膜角顯浴示以約及影蜘響穩(wěn)兆定不病閃爍辦等優(yōu)穿勢，趟可視溉面積華大，定畫面詢效果促好，魯分辨若率高驕等特怖點。備但是但由于盒液晶視顯示秋屏是翠以點虹陣的蜂模式浸顯示統(tǒng)各種職符號脹，需黨要在護使用垮液晶填顯示額屏時稻不能盤有靜出電干錄擾，書否則走易燒景壞顯爛示芯恥片，倘維護陳不方和便。旅同時添由于蔽本系泄統(tǒng)只籍需要凝顯示罩時間喜和距漠離參秘數(shù)這魄樣的貝數(shù)字唇，信雪息量島較少事，使胃用液寶晶顯葵示屏您就顯雄得大塵材小匪用，園不合顏適。漂免葵方額案二難：使甲用數(shù)恭碼顯癥示管桶。數(shù)定碼管咳具有柏耗能庭低、筐電壓使低、延壽命遵長、頭對外臨界環(huán)滑境要寇求低貼，易辱于維貌護等獨優(yōu)點羞，同漢時它宣是采門用二漿進制奧編碼鍋顯示缸數(shù)字慨，程旋序編姨譯容患易，飛資源盾占用嚇少，挎操作騎簡單辦、經(jīng)專濟。矩溝勺根顫據(jù)以岡上論奪述，返采用臭方案圍二。峰（個4損）黑駐線檢律測?？繅K模方案健一：菌采用俱普通繁發(fā)光婆二極筒管和詢光敏廁電阻洗組成究的發(fā)鄭射接奧收方貧案，臺該方練案在眨實際飾的應追用中五，容發(fā)易受昌外界視光源帝的干身擾，公有時倘甚至冊檢測麻不到翠，主夏要是鍛因為么可見仗光的杠反射磁效果狀跟地沫面的餐平坦翁程度鞏，地懶表材凝料的修反射區(qū)情況養(yǎng)均對帖檢測向效果遮產(chǎn)生遵直接歡影響拒雖然食可以誦采取擔超高吃亮度室發(fā)光潛二極云管降箱低一佩定的漂干擾炒，但拘是在屯一定拐程度穩(wěn)上增妄加了屋額外欠的功放率消能耗。初方案迅二：糊采用柴紅外房發(fā)射訊——捕接收恢器。朵采用尼紅外養(yǎng)線管聽代替自普通腳可見卵光管陡，壽可以薯降低艷環(huán)境算光源季對接膨收管藏的干踩擾，涉直接聽用直珠流電騎源給遣管子恩供電粥，省從而款測定山小車聞的前遞進方偶向，剩該方級案中鉆小車懶的前閉進與忘后退通是在筍同一我路線陪上進娃行的顆，光宴線照耗射道鞋路面鍛上，墨根據(jù)古在路傍上的屬線路探的路沾面顏健色的第不同眉，反停光系故數(shù)的惑不同畢，影很響的愉反射這光的異強弱拒從而揪檢測弊到所拜要走籌的線挎路，喇利用尊發(fā)光閱二極隊管以睛及光忘敏電紐阻組黨成發(fā)尺射與逢接收造裝置肝，來疏測定帽所要粥走的敲路線晉，該場方案犯傳感碌器必射須裝旦在小劍車的伯底盤武前沿祖，靠游近地更面。作是小倦車方惡向更洋準確蘆。環(huán)比較申兩種碌方案半，方尺案住二閘的應昂用較敗為方膏便、抱快捷盾，而倍且避漠免電談路的祝復雜原性，澆使得糊操作拾和制炮作過牧程簡勝單化繼，也均使得儉應用焦的更蛙加方鐮便快關(guān)捷，巧在小狠車的腳設(shè)計碗上避詳免了酬小車益因沒蓋有方望向感召而不趨能到圍達目碌的地司，也湊使軟驅(qū)件的掉設(shè)計雅上少贏了很計多的港不必枯要的諷麻煩枕，但組應注庸意趣傳感彎器必褲須裝晶在小依車的殺底盤喚前沿杏，靠僅近地認面。稅我們陳為避勒免設(shè)悅計上哨的一弦些難穗題和件外界椒環(huán)境稿的影汁響，胡采用尋方案書二。笛1.俘1.哨2方付系統(tǒng)羊各模顛塊的宅最終幻方案烘及其昏他主堵要器秤件的耕確定對經(jīng)過赴一番怒仔細放的漿分析奧與論百證湯，決志定了噸系統(tǒng)帝各個盡主要饑模塊吃的最壽終方曲案如抵下：算（1雖）控哪制器凳模塊師：A沃T8港9S熟52方單限片機剩；瞎（2緣）電臺機驅(qū)占動模剖塊：概采用苦L2龜98怪N驅(qū)型動。姑（3善）秀顯示秒模塊脅：靜抹態(tài)數(shù)輝碼顯簡示管趨；債（4纖）未黑線藍檢測怎模塊悼：采挖用T色CR吳T5融00斷0傳房感器雄；拆（5鐮）暴電動帽機：榴采用銳普通銳直流斃電機移；房（6舌）區(qū)供電政電源梳:單脈電源黃供電戶（6發(fā)節(jié)籌AA暑挺HR煩15伶/5覺1型仍號電任池夏）持。L298NAT89S5單片機L298NAT89S5單片機TCRT500傳感器TCRT500傳感器數(shù)碼管數(shù)碼管創(chuàng)圖剛1.驚1.惠2兵系統(tǒng)核方框腿圖貫2.暖各系蕩統(tǒng)的挽硬件荷設(shè)計胞與實陣現(xiàn)市2.污1漿硬件婦系統(tǒng)筐整體回工作膨原理皆分析錯本設(shè)燭計的旗自動或搬運離車謙是采品用小收車作暖為運覺動載獨體，購通過循控制紡小車涉電動縮機的吉運動現(xiàn)來控染制小折車前殺進和仆后退山以及浮轉(zhuǎn)向團。智為了洗實現(xiàn)云小汽友車的能自動愛往返昨和智糞能控姻制，礦我選澇用了筐單片藍機頃進行賢控制羨。設(shè)訊計以告AT瘋89芽S她52痕CP矩U為沃核心謹，C拿PU爛將傳燭感器淹得到霉的信扭息進遲行綜梁合判陰別和螺處理階，然綱后發(fā)努出指樸令給以電機族驅(qū)動素電路嬌，控幅制小演車緞、梁數(shù)碼粥管；燈使小稿車能托夠?qū)嵔F(xiàn)往純返，炒并且奮能夠遇精確館地茅在拐析角處鑄轉(zhuǎn)彎掘，利批用循府跡電司路來曲控制唇小車賓的行賄駛路訪線恒。本雅設(shè)計桿使用疫了痛紅外脂線祖?zhèn)鞲泻槠鞫堆b置倍檢查堅路線細，C扮PU想的綜邁合數(shù)示據(jù)處和理為騰小瀉車按鋪照預決定程盜序運主行提津供了煩充分像的保知證。奶如圖叨2.藝1.驕1仗為硬交件流末程圖公：旋該比設(shè)計集實際秤上是賽一個批自動獄控制捏系統(tǒng)為，這鍬樣的踏系統(tǒng)位用單暗片機槽來實粱現(xiàn)是負比較摔合適盲的。德2.面1.癢1牙硬件霸流程碌圖進入下一次操作運行進入下一次操作運行合上開關(guān)合上開關(guān)推動木塊前進推動木塊前進紅外檢測紅外檢測檢測到信號檢測到信號轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎繼續(xù)前進繼續(xù)前進停止停止紅外檢測紅外檢測檢測到信號檢測到信號小車后退小車后退轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向180°轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎偶2.鋤2企系統(tǒng)基硬件客的基曾本組喉成部嘆分繼續(xù)前進紙在本數(shù)設(shè)計味中，周系統(tǒng)世主要爺分為性控制岸部分阿和檢堤測部任分昂。繼續(xù)前進完成一次謎控制谷部分償：系僅統(tǒng)中吸控制箏部件遠根據(jù)某以輸扇入的緩信息遞，控扒制電暈機的鈴行駛不及顯碌示相秀關(guān)的家時間尤和距演離。完成一次推另一塊木塊通檢測哲部分貞：系引統(tǒng)利木用紅朱外傳憤感器通將檢氧測到跑的外撈部信傾息轉(zhuǎn)枯化為純控制朵器件六可辨先認的摸電信郵號。推另一塊木塊圖硬件流程圖轉(zhuǎn)彎紛2.躍3主酒要單紀元電繪路設(shè)窄計圖硬件流程圖轉(zhuǎn)彎五2.井2主慮要單網(wǎng)元電攜路的匯設(shè)計嘆（1示）控至制電生路的誼設(shè)計調(diào)電路寄圖如文圖扒2.悼2.它1紐所示壩單片洞機將決檢測枝電路痰檢測紫到的峰信號葬通過傅處理輸后，躬輸入餃不同僚的控膨制信眨號給逝被控曠制的馳各單西元電樣路，饑完成重題目貼要求潮的各希項任討務(wù)要衛(wèi)求。酬單片參機A簡T8夫9S趟52嘩外接拿顯示勇電路義，驅(qū)割動電潛路，結(jié)黑線系檢測達電路課。其貪中黑朵線檢鹽測電儀路是對信號拜輸入活，顯問示電滴路和仗驅(qū)動梯電路哥時輸漏出。擱為了誤方便王單片阿機引蕩腳的扔使用獸，我墊們將好單片仇機的那所有圓引腳斤用接背口引巾出。隨其中并。。補。。痛。。各。。什。。谷。。止。。糠。是起。。結(jié)。。叼。的鉗接口照。掏（2哨）驅(qū)脾動電個路的哄設(shè)計睛電路拐圖如弱附圖恐2.紀2.赴2塵所示毅。采忌用芯言片L葵29布8N族作為擋電機潔驅(qū)動抄。L綿29節(jié)8N落的5特、7湊、1篩0、騰12遇這四吵個引沿腳接主到單壁片機暮上，降當使軌能端稱為高準電平翼時，模如果敵輸入恨端為兼高電憶平，扶三極管管導米通。王5引萌腳高歌電平須，7賠引腳番低電農(nóng)平，夾電機金反轉(zhuǎn)品；如廚果輸療入端震為低硬電平豪，三拒極管把截止作。通酒過單古片機則的編抵程可毅以實爽現(xiàn)直恭流電室機的佛PW船M調(diào)尚速以早及正晝反轉(zhuǎn)盞等功微能。暴黑線刺檢測旨模塊競的設(shè)箱計寇電路嬸如附英圖北2.秀2.臘3到所示掉。黑皂線檢芬測的耀基本校原理論是當書發(fā)射刮管的迎紅外尊信號思經(jīng)反畫射被旦接收略管接廢收后來，接斬收管菊的電墳阻會夕發(fā)生猾變化餃，在印電路界上一家般以牌電壓雨的變停化形拍式體覆現(xiàn)出鋒來，象而經(jīng)錢過A糊DC揭轉(zhuǎn)換嫩后得鹽到處擴理后懇的輸買入結(jié)悅果。富電阻撤的變擴化取楚決于湖接收絞管所針接受顯的紅甲外信抱號強愁度，擦常表艱現(xiàn)在抹反射荒面的壽顏色跑和接吉受面私接收店管的偏距離違兩方志面。危3.液軟件嘉實現(xiàn)鳥系統(tǒng)山的軟賀件設(shè)歪計采倍用匯偷編語數(shù)言，抗對單鉗片機遠進行怪編程尚實現(xiàn)窩各項喉功能令。程會序用茄(遇)瓶軟件雖編寫子，主筍要起躺到一忙個導昨向和焰決策曾的功聽能，朗決定桿什么回系統(tǒng)悔各種飄功能敏的完邀成主員要通余過調(diào)傻用各勸單元冠模塊蘋的子欺程序雕實現(xiàn)懶。程兼序流弓程圖駐見附區(qū)圖3貧.餅4.緒系統(tǒng)乎的功鍋能測透試巖4.叉1測柿試儀恨器及暈設(shè)備陣清單匠如下胞表諒序號形儀器曉名稱缺型號惠數(shù)量茄用途亡1甩PC激機廣聯(lián)想賊1備測試咽及下漿載程襪序匙2式示波賣器株DC事43進22滲B玉1脾測量駛3俘頻率勺計必GP騙-2巧-4瓜1喪測試鴿，測既量番4警萬用萌表類南華址科技艙1似測量微5管秒表丙1部記錄梢時間姨4.佛2驅(qū)漠動電魂路的婚測試黨電機跨的轉(zhuǎn)多動方舌式如冬下表寸左電帝機悲曬氏欺臉右電溝機叫轉(zhuǎn)動兼方式酸0蹈厭播渣欺冰乳渾0初兩電察機正戶轉(zhuǎn)翼燙0繭幣執(zhí)原朽患輛悄1喂左電憂機正擱轉(zhuǎn)，得右電殖機反樸轉(zhuǎn)懼午1氧先竟菜偏犬局胖0疼左電肉機反漏轉(zhuǎn)，彈右電搶機正紫轉(zhuǎn)異黎1盲如省枕龍甘蹦虛1股兩電亂機反襖轉(zhuǎn)，姓后退撫4.遼3紅賢外傳挺感器息尋跡察的測呆試誕洲當晴兩邊哄的紅史外傳急感器扔檢測繞到空刷白區(qū)半域時果，小漲車直女走，肌這時朽控制啞兩電碑機同汁速度刻進行芒；當亞左側(cè)泛紅外緞傳感姿器檢莊測到殊黑線籮，右赤側(cè)紅堂外傳砍感器容檢測套到空汁白區(qū)各域時討，小鼓車宋處于純微偏澡狀態(tài)征，這慘是將沉左側(cè)棉電機席速度捕調(diào)慢導，右垮側(cè)電盜機速蒼度調(diào)妻快；劉當右易側(cè)紅屢外傳幻感器痛檢測送到黑兔線，叼左側(cè)棒紅外擊傳感騰器檢奧測到緞空白戒區(qū)域率時，賺小車摸處于相微偏嫌狀態(tài)昌，這循時將介左側(cè)威電機曠速度字調(diào)快暴，右策側(cè)電連機速圓度調(diào)墨慢。悅當兩焦個傳水感器孩都檢陵測到券黑線亭時，踢電機貍停止門?；@4.牙5結(jié)紀論此派設(shè)計括采用廢紅外算傳感表器進努行檢疼測，肌結(jié)合岸AT臺89普S5網(wǎng)2單泊片機同編程會，經(jīng)哄過對碗系統(tǒng)驢個電腳路和睜實際狹運行性的測嗎試，尖完成片了設(shè)絨計要辰求。擠在系傳統(tǒng)的端設(shè)計彩過程牌中力赴求測蛾量精雕度高徐，穩(wěn)份定可順靠。逼因為月時間飛有限