遥控机器人设计.doc

目 录 内容摘要 1 一、课题分析与方案论证……………………………………２ 1．课题分析 2 2．各模块设计方案………………………………………………　３ 二、硬件系统设计 ３ 1 整机系统构成…………………………………………………３ 2系统各模块电路的设计………………………………………４ 三、软件系统设计……………………………………………９ 1、红外解码程序设计…………………………………………９ 2、控制器控制程序……………………………………………１０ 四．系统各模块制作、整机测试 ………………………１５ 五、结束语……………………………………………… 16 轮式机器人控制器设计 [内容摘要]毕业设计中采用轮式机器人控制器做为制作课题，遥控器发出红外学号，控制通过红外接收器接收倒红外信号后，对信号进行解码，并以存储的代码进行比较，确定指令的含义，采用PWM技术动态控制电机的转速和转向，利用继电器接触电阻基本为零来提高电机的运动能力，以实现前进、后退、左转、右转及发声等功能。控制系统采用的是AT89S51单片机，编程语言使用的是汇编语言，动力系统使用的是伺服马达，能源系统使用的是9V电池。 [关键词] PWM AT89S51 伺服马达 能源系统 一、课题分析与方案论证 1．课题分析： 根据课题要求基于自动控制的基本原理，利用红外遥控与传感器的协调配合，以实现前进、后退、左转、右转及发声等功能的机器人控制器。依据课题本设计中应该具有电机模块，电机驱动模块，转速测量模块，电源模块以及单片机模块。由于本设计属于移动性高精度实时控制领域，因此各模块必须具有精度高，智能控制等诸多性能要求 系统整体框图 2．各模块设计方案 （1）电机模块 采用直流电机控制，只要两个电机电压相等即可基本上实现直线运动，采用PWM技术动态控制电机的转速和转向，以实现前进、后退、左转、右转及发声等功能。 （2）电机驱动模块 采用脉冲宽度调节来控制电机，通过H桥驱动电路来驱动电机，达到电机旋转方向和旋转速度的控制，满足控制器调速，变向的需要。 （3）转速测量模块 采用红外发射-接收管。通过测量车轮在行驶过程中所转的圈数，在乘以车轮的周长，就可以得到车的行驶距离，在车轮上描绘黑白两种颜色，两者对红外的反射程度不同，则可以得到高低不平的脉冲信号，通过单片机记数，就可得到车轮所转的圈数，从而得到车速和距离。 （4）红外遥控模块 用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路 系统各模块电路的设计 控制器单片机模块 遥控器器端单片机选择的AT89S51 为 ATMEL 所生产的可烧录清除的与 8051 相兼容的单片机芯片，其内部程序代码容量为4KB，电路详见附图。 片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） 内部程式存储器（ROM）为 4KB 外部数据存储器可扩充至 64KB 32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 5 个中断向量源 2 组独立的 16 位定时器 1 个全多工串行通信端口 8751 及 8752 单芯片具有数据必威体育官网网址的功能 单芯片提供位逻辑运算指令 A/D 时钟可由两种方式提供：MCU 时钟和RC振荡时钟。考虑到RC振荡会产生25％的误差，我们选择了以MCU时钟作为时钟源。外部晶振选择的是11.0529MHz,A/D转换时间可以达到16.8μs。 A/D 转换精度还被应用中其它处产生的噪声电源噪声和电源调节噪声所影响，由于的电源端还用作A/D 的电源和参考电压，因此电源对A/D 读取精度有着非常直接的影响。我们选用了右图的7805作为稳压器，它能提供稳定的5V电压，完全可以满足A/D转换对电源的要求。 单片机I/0资源分配表： P1.0 控制左电机转速 P1.1 控制右电机转速 P3.2 控制红外线IR信号输入位引脚定义 P3.4 控制压电喇叭引脚定义 P3.7 控制发光二极管引脚定义 （2）电机驱动模块 电机驱动采用的是由MOSFET管构成 H 桥驱动，使用门电路实现互锁，避免造成 MOSFET 短路。 因为需要支持12 V的电机工作电压，互锁逻辑输出差一级反向，所以控制MOSFET使用