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[毕业设计] 基于单片机的轮式机器人控制系统

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发表于 2020-2-3 13:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 ByGrith4 于 2020-2-3 13:17 编辑 8 W: }" C. V$ O0 `
, p3 O5 ?6 m' l( y) v) i0 }
摘要:设计了一-种基于单片机的轮式机器人导航控制系统,介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明,导航控制
3 V! E0 z; o# D5 |6 p3 _: i; P系统工作稳定可靠,满足轮式机器人的运行要求。
* m' D. o( F) u, C2 F% d. c6 c6 U5 b5 i, Y6 @  Q% t8 e6 a4 y
关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人! Z4 h$ H( x7 ^" o
- m  G0 c  R/ T( c/ J" y, ]
! w  q  f. x+ @) t9 ~
0引言
* v1 f* }, p& u/ H轮式机器人作为一项比较实用的技术,在工业、
5 F% p3 j! u/ p" i! |4 h% O2 ?农业、医疗和人民生活等领域具有巨大的应用前景。
- E. I' z( h" J" U  O导航控制系统是轮式机器人不可缺少的重要部分,它
$ V" H# E& G& f- t. e4 t要解决三方面的问题:一是机器人在空间的位置、方
2 Y+ S5 ]- Q" B0 g2 l3 i( I2 z向、环境信息的精确检测;二是所获得信息的分析及6 [9 l* E* u  Q7 E3 t& ~
环境模型的建立;三是使机器人安全行走的路径规
$ H" @) f$ y+ n0 L/ O0 g划。  i& |$ J: y) ^+ f
本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
6 V+ V) t6 W6 i! H' T0 k7 r速转向式的机械机构:前面两个轮是驱动轮,由两台3 S/ L- o5 l  N0 t2 k2 [
自带减速器(65:1)的它励式直流电机驱动,后面
! s5 o- J4 R. Y& P* j两个轮是随动轮。这样,通过控制两个驱动轮的转' d6 x1 ]& n! j5 a9 i' L2 s& l
速,就可以使机器人按照要求的方向和速度移动。行
0 u+ v" N" H/ J6 ]9 E7 f9 @走轨迹的诱导信号由埋设在地下通有高频电流的电磁/ M- {- j; M: Z0 P+ @: a
诱导线产生,机器人身上对称安装两个电磁感应传感7 _0 x/ a( F& E# x, P) D6 N; F
器,其接受的电磁信号强度的差异可以反映其偏离路
3 N* R; H) I0 Z1 P" d径的程度,单片机控制系统根据这种偏差来调节行走
4 U  U1 k: c$ U- a& X2 l% t( g- d" G的路径。
0 w2 c1 E! J/ e9 j& l, g1导航控制 系统的硬件组成
, f" d& q5 N5 p7 Y  y0 r) |$ z轮式机器人导航控制系统的硬件组成如图1所
4 Y3 N/ F9 \! ~8 P% s' g" S7 A示。整个系统由三部分组成,即:由单片机AT89C52
2 P* c. F) {5 [! T! j( X构,成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调* m0 E0 p) k  L" z' V
理电路和A/D转换电路构成的前向通道:由互锁保; o) `/ \) d' [* @# t
护和PWM直流调速电路构成的后向通道。工作时,8 N* t% F2 g: z2 w0 m
由电磁感应传感器检测机器人的位置,经过放大调理6 e1 D, e! e3 @3 p( R. R
电路和A/D转换,将位置信号送入单片机;单片机
0 Q) y7 u; Q) I8 _将位置信号进行数字滤波,与系统设定值进行比较,
# S) p/ T2 |# e9 t! Y8 d按照模糊控制算法进行运算,通过输出PWM信号去
* M) O& B/ F: ^% U控制直流电动机按照--定的速度转动,带动机器人沿
( W9 I; h5 g/ n- k& Y诱导线的甄荐趣。
5 Q6 ~5 j7 s/ d( u4 @1.1 单片机应用系统
! K, X; }' a4 }! j! W在整个单片机控制系统中,CPU既是运算处理
/ ]2 q  J- J- T5 I! P. Q中心,又是控制中心,是最关键的器件。本系统中选
5 ], r8 p! m6 m用与MCS-51系列完全兼容的AT89C52单片机,它
+ w$ E; x$ ~' Q; R是一种低功耗、高性能、CMOS八位微处理器。
# t& m! ~2 q% }AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统,缩小系5 V2 U! ]' C! w' d- M9 A/ k
统体积,提高系统可靠性,降低系统成本。) N/ R; z( Q- T) z: ]
本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
/ y  f. {0 |$ q# U1 h& U3 N$ f+ C; S8279。它是Intel公司生产的8位微处理器键盘/显示0 @/ z/ W* E$ y
通用接口芯片,其主要功能是:接收来自键盘的输入, J5 H! f8 K+ w5 J! [
数据并作预处理以及对数据显示的管理和显示器的控% X4 B7 W' [5 {5 N% a# \- h/ t5 F
制。系统采用8279管理键盘和显示器,可减轻CPU0 z3 d1 q$ u& j+ `  M
的负担,充分提高CPU的工作效率,可减少软件编
( W1 A, Q3 M) ]5 R5 z! }程工作量,而且显示稳定。5 R! N5 [: A! a# k% u, M# Z! _
1.2 前向通道电路/ U9 q4 h3 L( b# ^
磁感应传感器是将测头线圈放置在通有交变电流.7 K) v2 S! A( g" B" Z! z
的导线附近,线圈中将产生感应电动势。感应电动势.
9 z1 ^  U5 i: A9 [& A: Z& j与线圈至导线的距离成反比。但是由于感应电动势信4 _3 }, M" D7 D* l* W
号比较微弱,必须经过放大,增大其幅值。由于感应
" e7 Y1 R7 a4 f: c7 J# R3 r电动势信号比较微弱,必须经过放大,增大其幅值。
. u5 k0 o% V1 Y1 R. s9 G' M" N; m! D9 b) G3 \( ?; L! Q* m
8 U/ X( S# ^6 b: j3 K+ l3 w$ _+ }
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发表于 2020-2-3 13:18 | 只看该作者
在整个单片机控制系统中,CPU既是运算处理中心,又是控制中心,是最关键的器件。
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