机电工程技术(9年第38卷第1系统硬件原理图)

关键词:单片机;红外探测;PWM;状态显示中图分类号:TP242.6文献标识码:文章编号:1009-9492(2009)01-0013-03工业控制前言智能机器人是一个在感知思维效应方面全面模拟人的机器系统,不一定像人,它是人工智能技术的试验场。单片机是整个小车系统的核心,控制所有模块。

从目前来看,我国应从生产和应用的角度出发,结合我国国情,加快生产结构简单、成本低廉的实用机器人。 工业机器人在众多生产领域的使用证明,它对于提高生产自动化水平、提高劳动生产率和产品质量及经济效益、改善工人劳动条件等方面发挥着令人瞩目的作用。 新世纪,机器人产业必将发展得更加迅速、应用更加广泛。 能够自动识别道路并完成相关任务是一类专业机器人的基本要求。 本文设计的基于AT89S52单片机的智能跟踪机器人,要求从起跑线出发,沿着黑色引导线运行。 宽10厘米的薄铁片。 机器人在行驶中检测到铁片后,立即停止发出声光信号,同时显示行驶时间。 机器人电子控制系统的硬件组件。 机器人由机械系统和电子控制系统组成。 机械搬运车采用简单的车模装置,分别由左右轮驱动。 前轮采用万向轮体设计,电机采用直流减速电机。 。 这里主要介绍电控部分。 本次设计(如图)主要分为以下速度控制设计; 跟踪功能设计; 显示系统设计; 供电系统设计; 微控制器系统设计; 蜂鸣器提示模块。 微控制器是整个汽车系统的核心,控制所有模块。 本系统采用AT89S52,它是一款低功耗、高性能的CMOS8,具有8k字节的系统内可编程FLASH存储器。 它采用Atmel高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51指令和引脚完全兼容。

FLASH 允许程序存储器在系统内进行编程,也可以使用传统的编程器。 AT89S52 在单芯片上集成了 CPU 和系统内可编程存储器,能够为许多嵌入式控制应用系统提供灵活有效的解决方案。 除了80C51微控制器的标准功能外,AT89S52还可以运行低至0Hz的静态逻辑,支持两种类型的软件,并且可以选择省电模式。 在空闲状态下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口和中断继续工作。 在掉电保护模式下,RAM中的内容被保存,振荡器被冻结,单片机的所有工作停止,直到下一次中断或硬件复位。 13 机电工程技术2009年第38卷第01期 机电工程技术2009年第38卷第01期 工业控制 2.1 电机驱动电路采用两片桥式电路芯片L293D直接控制两台电机。 L293D是驱动两相和四相步进电机的专用芯片。 它是一款包含两个桥的高压大电流双全桥驱动器。 接收标准TTL系列电平信号,可驱动36V、2A以下电机。 L293D可以驱动两个电机。 引脚10和引脚15分别连接在引脚11和引脚14之间,连接到输入控制电平,以控制电机的正向和反向旋转。 ENA、ENB连接控制使能端,控制电机的停止。 L293D 的逻辑功能如表所示。 单片机输出两组PWM,每组PWM控制电机的转速。 另外两个端口可以控制电机的正转和反转。 控制方法和控制电路比较简单。 为了控制第一个电机的方向,输入 ENA 控制第一个电机的速度,引脚 10 和 15 控制第二个电机的方向,输入 ENB 控制第二个电机的速度(如图所示)。

脉宽调制(PulseWidthModulation-PWM)通常与桥式驱动电路配合使用来实现直流电机的调速。 其结构非常简单,调速范围大。 其原理是脉宽调制固定输出信号的基本周期,并在基本周期内调节高电压。 输出功率由平坦占空比的大小控制。 电机的速度与电机两端的电压成正比,电机两端的电压与控制波形的占空比成正比。 因此,电机的速度与占空比成正比。 占空比越大,电机旋转速度越快,电机最高转速也越快。 在实际生产过程中,采用软件模拟PWM输出调制控制信号。 频率不需要太高,一般在1500Hz以下。 本设计中使用的最终信号频率为 1kHz。 小车正常直线运动时,使能端直接接高电平,电机全速旋转。 仅在转弯时执行占空比调制。 占空比的大小决定了汽车转动的速度。 占空比太小,电机几乎不转,转向最快,但可能会导致车子摇摆; 占空比太大时,电机几乎不转,小车转得最快。 ,如果两个电机之间的速度差很小,汽车就会转得很慢。 2.2 黑线检测电路、金属片检测电路及声光电路 [4-5] 检测路面黑线原理:并排安装在车头上(型号ST188),LM324 四路集成运算放大电路,输出TTL电源平坦,离路距离控制在8mm左右。 红外线发射管向路面发射光线。 如果红外光遇到白色背景,就会被反射。 接收管接收反射光并通过运放电路将其发送到微控制器,反之亦然。 当红外光遇到黑色背景时,线路被吸收,接收管接收不到反射光,如图)。

为了检测铁片,我们在车尾固定了一个金属接近开关(型号FA18-8NA)。 该装置的检测距离为8mm,输出TTL电平。 当未检测到铁片时,检测到时输出高电平。 铁片,输出低电平 L293D 逻辑功能 ENIN1(IN3) N2(N4) 任意 IN2(IN4) N1(N3) 任意 电机运行状态 反转 快停停止 电机驱动控制电路 14 机电工程技术 2009 年第 38 卷第 01 期机电工程技术2009年第38卷第01期 检测到铁片,通过控制电机来采取下一步动作。 声音控制电路为蜂鸣器电路。 当汽车检测到贴片时,蜂鸣器发出声音提示检测到铁。 2.3 供电电路 机器人体积较小,供电是一个关键问题。 考虑到成本和汽车性能等,设计中选择了单电源。 电源采用10V DC L7805稳压模块输出5V电压,为单片机和检测电源供电。 10V电源可以通过电机驱动芯片直接给电机供电,提高电机的运行性能(如图所示)。 2.4 数码管显示模块 根据设计要求,显示系统采用LED数码管来显示机器人电控系统的软件设计。 软件设计的主题是黑线检测、铁皮检测和数码管定时显示。 同时根据各个传感器的检测状态完成相应的任务。 主程序流程如图所示。 四组红外管并排安装在车头下方,中间控制。 如果SENSOR1或SEN-SOR2检测到外围有黑线,即车身左半部分压住黑线,则应控制汽车向左行驶。 如果SENSOR3或SENSOR4检测到黑线,即车身右半部分压在黑线上。 向右调整方向后,控制小车前进,不断检测黑线,重复上述动作(如下图)。 两级之间的转向力必须相互配合。 当超出控制范围时,第一级转向力才会生效。 因此,其回转力必须大于第一级。 这可以通过改变 PWM 的占空比来实现。

结论在实际生产中,采用更多的传感器,采用PWM技术提高电机驱动性能,采用软件滤波减少外界环境对传感器的干扰,增强智能机器人的识别能力。 工业控制实战红外检测电路 15 机电工程技术2009年第1期 38 第01期 机电工程技术2009年第1期 38号01跟踪子程序流程图Mscomm1。 InBufferCount=0 '清空接收缓冲区 End Sub Private Sub Mscomm1 _ OnComm '显示接收数据函数 Dim buffer As String '定义缓冲区为字符串缓冲区=Ms comm. 输入 '将接收寄存器中的字符分配给缓冲区List1。 AddItem buffer 缓冲区值被添加到列表框中并显示。 End Sub 以上是简单的原理代码。 读者可以根据自己的需要设计一些其他的控件和对象来实现很多功能。 笔者利用控制器的串口与工控机连接,实现电机的无级调节。 结论本文使用西门子S7-200 PLC,介绍一种利用VB本身提供的串行通讯控件MsComm实现上位机与PLC之间通讯的方法。 ,并将其应用到我们开发的汽车车桥性能测试系统中,有效实现了上位工控机对PLC的控制和监测。

该系统在执行实时控制任务时,控制处理能力强、运行可靠、成本稳定的方法对于其他类型PLC及类似设备与上位机之间的串行通信也具有一定的参考价值。 参考文献:陈丽媛. Visual Basic RS。 232 串行通讯控制最新北京:中国青年出版社,2000。VB下智能仪表与PC机数值通讯计算机应用,2001串行通讯数据传输及其在变频器控制中的应用中继,2007(17):72-75。 北京:人民邮电出版社,2004。许昌学院学报,2007年33-36。 第一作者简介:1978年出生于河南省许昌市,硕士研究讲师。 研究领域:机电控制。发表论文(续第十五章)工业控制运行时基本可以满足要求。 汽车智能控制看似是一个简单的电子控制问题,但它还涉及到声、电等多个领域。 例如,与单片机结合,通过软件优化,控制可以更加方便有效。 参考文献:北京:北京邮电大学出版社,2005。96 单片机原理与应用北京:北京航空航天大学出版社,2005。赵亮,侯国瑞。 单片机北京:人民邮电出版社,2003。传感器应用电路200北京:北京

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