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1、某某某某大學XXXXXXXXXXXXUNIVERSITYXXXXXX學院電子綜合實踐姓名唐龍學號0000000000姓名李四學號0000000000年級07級專業(yè)電子科學工程題目運水機器人指導老師唐武上交時間2010-8-1216目錄Ⅰ、設計任務與要求41.1基本設計任務41.2控制設計任務41.3軟件設計任務5Ⅱ、方案設計與論證52.1電源方案52.2驅動電路方案52.3距離控制方案5Ⅲ、總體設計63.1系統(tǒng)硬件電路設計63.1.1探測傳感器模塊63.1.2電機驅動模塊83.2系統(tǒng)軟件設計83.2.1軟件計時的分析與計算83.2.3系統(tǒng)軟件流程圖9Ⅳ、測試結果及結果分析
2、94.1測試儀器及工具94.2測試步驟94.2.1預備工作94.2.2正式測試104.3測試結果104.4測試結果分析10Ⅴ、創(chuàng)新點115.1添加計時模塊115.2實用性11Ⅵ、總結與心得11參考文獻11附件一：參考程序12附件二：總原理圖15附件三：元器件清單1616摘要：命題要求設計自動運水機器人。本設計是以STC89C52單片機為核心器件，應用紅外開關，直流電機等器件，實現(xiàn)命題要求。經過測試，該機器人達到所有命題所要求的技術指標。在此基礎之上，本設計添加了計時模塊，使設計更具實用性。關鍵詞：運水；電機驅動；探測傳感器16運水機器人Ⅰ、設計任務與要求本任務為F題：運水
3、機器人。設計任務具體內容如下：圖1-1參考圖圖1-2路線圖1.1基本設計任務依據命題題意，本設計采用直流電機帶輪式小車帶實現(xiàn)機器人的運動。機器人上面要裝有盛水容器，以便完成在A－C之間的運水任務。當紅外光電開關探測到黑色邊線的時候停止小車運動，小車停在A區(qū)是通過手動控制小車重新運動，小車停在C區(qū)通過軟件延時控制小車重新運動，這樣達到循環(huán)運動，進而完成運水任務。1.2控制設計任務由于本設計采用手動完成整個過程中的裝水、卸水任務，因此控制任務即為控制A－C之間的距離。這里通過紅外光電開關掃描是否達到黑色邊線，即為判斷是否達到題目要求的2000mm（黑色邊線即為圖1-2中的起始
4、/返回邊線），通過與軟件配合，以完成要求。1.3軟件設計任務機器人的所有動作由都要由軟件控制實現(xiàn)。用軟件對紅外開關掃描所得信號16進行對比，以控制直流電機的停止/正反轉。通過軟件對按鍵的識別控制硬件啟動。用軟件來控制時間顯示模塊的計數周期。Ⅱ、方案設計與論證本設計主要需要完成運水小車在A－C之間運水任務。利用紅外光電開關對由黑色電膠布制作的起始/返回邊線進行探測，再通過軟件的配合，對探測結果進行分析，并控制小車車輪的停止/正反轉，讓小車在A－C之間固定距離內行進。通過單片機與軟件的集合對時間顯示模塊進行控制，達到顯示時間的任務。2.1電源選擇方案方案一：采用雙電源供電，在
5、設計中，將CPU電源和電機驅動電源完全靠光電耦合器隔離，這樣電機啟動時的沖擊信號就不會對CPU有影響，增加了系統(tǒng)的可靠性。缺點是電路設計復雜，電路成本較高。設計要求較低，且此方案較為復雜、成本高，故放棄。方案二：采用單電源供電，電機的驅動和CPU邏輯控制電源采用同一個電源。該方案設計簡單，而且成本較低，缺點是電機啟動的瞬間電流過大，容易對上一級電路產生沖擊，電路的穩(wěn)定性不好。這個方案已經可以滿足實驗的要求了，采用此方案。2.2驅動電路選擇方案方案一：采用三極管驅動電機，濾波效果好，在單片機跟電機共用一個電源，在電流較高的情況下，單片機仍能不受干擾而正常工作。優(yōu)點：電路壓降
6、較小，所以在大電流的情況下，發(fā)熱很小。缺點：電路連接較為復雜，驅動功率較小，不適于大功率驅動。該驅動電路的功率不能滿足要求，故放棄此方案。方案二：使用專用芯片L298所組成的電機驅動電路。驅動芯片L298是驅動步進電機的專用芯片，我們利用它內部的橋式電路來驅動直流電機。優(yōu)點：控制比較簡單，電路簡單，集成芯片簡化了電路的復雜性，驅動功率大。缺點：電路發(fā)熱較大，成本略高。結合作品要求，采用此方案。2.3距離控制方案方案一：直接采用軟件控制距離，即：根據小車的平均速度設定相應前進/后退時間，達到控制前行/后退目的。優(yōu)點：無需其他硬件支持，節(jié)約成本，制作簡單。缺點：不易自動控制，
7、16距離控制不精確，多次循環(huán)后會導致小車偏離預定路徑。考慮到設計要求的距離控制精度較高，放棄此方案。方案二：采用光電傳感器根據固定在地面上的兩個邊線的探測（如：固定在地面的兩條黑色膠帶）進行探測，通過固定邊線之間的距離來達到距離控制的距離的目的，進而達到要求。缺點：增加成本，增加軟件設計難度，制作較為困難。優(yōu)點：距離控制精確，易于自動控制。由于本設計對距離有較高的要求，故采用此方案。Ⅲ、總體設計光電探頭AT89C52按鍵電機驅動時間顯示經過對各個方案分析比較，最終確定總方案如圖3-1所示。該系統(tǒng)所有模塊都由主單片機控制。其中，
