基于AVR单片机的新型巡线机器人系统设计与实现系统设计方案

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捕要:提出了一种基于AVR单片机Atmego8L为核心处理器的巡线机器人控制系统设计方案,详细介绍了颜色详细介绍了颜色传感器MCS3AO在巡线机器人中的应用。本文给出了系统的硬件组成以及软件算法。最后通过实验论证:由此方法设计出的巡线机器人硬件电路简单,算法实现容易,机器人系统稳定,可靠性高,扩展性强。
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1引言
目前,在众多机器人比赛项目中基本都涉及到机器人巡线技术，此项技术是机器人技术研究中的一项基本要求,同时也为其他机器人技术开发提供了基础平台。巡线技术研究-般在硬件上主要考虑核心处理器和巡线传感器的选择,软件主要是关于算法优化。随着单片机技术的发展，市场上出现了集成度更高,处理速度更快的处理器，例如AVR单片机和ARM处理芯片等。AVR单片机目前使用比较流行,ARM处理芯片正处于开发阶段。本文充分利用AVR单片机At-meag8L的特点,即省电性、稳定性、抗干扰性及灵活性等选取其作为本系统的核心处理器。
主要应用AVR单片机Altmego8L和颜色传感器设计的巡线机器人控制系统工作过程大致如下:由颜色传感器获得的地面信号送给Atmega8L单片机处理并保存数据,然后根据预先编好的程序规划机器人的动作行为方式。

: y" O: `! t6 v/ q2控制系统的硬件电路 设计
巡线机器人系统可以划分为三大模块:单片机主控模块、电机驱动模块和颜色传感器识别模块。各个模块之间的关系如图1所示。
8 ]5 d# J$ D$ C) L0 B; O2.1主控硬件电路设计
8 b- ?1 G) `7 i5 m7 d: m' l: w9 w+ @: ~主控电路的设计是以Atmego8L单片机为核心,外接机器人电机驱动模块、电源电路和颜色传感器信号接收等硬件电路。Atmego8L 单片机是美国ATNEL公司生产的8位单片机,它带有3个PWM通道,可实现任意16位以内相位和频率可调的PWM脉宽调制输出和6通道A/D转换。另外,它还具有丰富的资源,指令周期短,工作速度快，功耗低,内存大，体积小巧的特点[”。在本系统中，Atmega8L工作在8MHZ的频率下,采用+5V的直流电源供电。根据Atmega8L各个引脚功能,B口和C口功能分配如下:B口输出PWM和连接晶振电路:C0~C5口为A/D转换接口,处理颜色传感器获得的模拟信号。电机驱动采用电机驱动芯片L298,输入电压12V,采用单极性PWM调速方式。PWM脉冲输出由ATMEGA8L单片机定时器/计数器1(T/C1)产生。Atmego8L单片机的定时器/计数器1工作方式设置为8位快速PWM模式,PWM脉冲频率为31. 25KH。。两路PWM由At-mego8l的B1口(OCRIA)和B2口(OCR1B)输出,通过光耦把脉冲送入L298的IN2和IN3端。IN和IN4分别由Almega8L单片机的BO口和B3口送入高电平或低电平,控制电机正反转。通过改写0CRIA和OCR1B数值，就可改变PWM的占空比,从而实现电机调速。

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机器人巡线是机器人发展的一个方向