电子仿生鱼设计报告

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1、2012年大学生电子设计竞赛论文题目:仿生鱼参赛学生：二〇一二年五月摘要：依据流体力学基本原理，综合仿生学，设计一种合理的尾鳍电气传动装置，模仿鱼的游动。本系统以89C52单片机为主要控制芯片，通过对三个舵机的控制实现鱼的游动动作。三个舵机分别安装在尾部和鳍部，用按键控制、通过光电开关的检测实现壁障。关键字：舵机控制壁障一．系统简介1.电机的选择：方案一：使用直流电机直流电机，是一种接受直流电来旋转的电机，特性硬，力矩大，一般用在重载场合。方案二：使用步进电机步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移

2、或线位移的开环控制元步进电机件。简单的说是靠电脉冲信号来控制角度与转动圈数。所以说他只靠脉冲信号来决定转动多少。因没有传感器，所以停止角度会有偏差。但是精确的脉冲信号则会将偏差减至最低。方案三：使用舵机舵机的主要组成部分为伺服电机。其中包含伺服电机控制电路+减速齿轮组。舵机信号控制是一种脉宽调制（PWM）信号。扭力大。综上考虑，由于对鱼的尾部和鳍部的控制需要精确的角度，给出信号立即产生效果，并且舵机内部有减速齿轮，控制起来比较方便，转动也相对流畅。因此采用方案三。2.控制方法的选择：方案一：nR

3、F24l01无线模块nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4GHz～2.5GHzISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。方案二：nRF905无线模块nRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验

4、）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。方案三：简单的有线方式将鱼身与外部控制按键相连。由于开始做校赛的时间比较晚，原定使用n

5、RF24l01无线模块，但是在制作过程中出现点意外，时间比较紧张，为了完成整体功能，所以采用了简单的有线。遗憾….3.壁障模块：方案一：采用一只光电开关置于鱼体头部中央，其安装简易，也可以检测到障碍物的存在，但难以确定仿生鱼在水平方向上是否会与障碍物相撞，也不易让鱼作出精确的转向反应。方案二：采用二只光电开关分别至于鱼体头部的前端两侧，方向与鱼的前进方向平行，对鱼与相对距离和方位能作出较为准确的判别和即使反映，但此方案过于依赖硬件，并且无法检测到前方体积较小的物体，所以该方案未被采用。方案三：采

6、用一只光电开关置于鱼头部中央，二只光电开关分别置于鱼头部前端两侧，且成一定角度。通过比较，选择方案三。3.电源模块：方案一：内置4节5号电池考虑到鱼体体积大小，且更换电池比较困难，所以设计该方案。方案二：外置电源通过对12V蓄电池降压到5V得以实现。通过比较，选择了方案二。一．系统硬件设计由于硬件部分比较简单，在此不做过多说明。三、系统软件设计#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedi

7、nt//#defineCycle18349//定义周期20MS周期11.0592则定时器装入数为18349uintPWM_Value[8];ucharorder=0;//中断步长//按键控制移动sbitkey1=P2^0;sbitkey2=P2^1;sbitkey3=P2^2;//按键控制模式sbitkey4=P2^3;//壁障控制端口sbitb1=P2^4;sbitb2=P2^5;sbitb3=P2^6;//PWM的输出端口sbitPWM_OUT0=P0^0;//右鳍sbitPWM_OUT1=

8、P0^1;//左sbitPWM_OUT2=P0^2;//尾sbitPWM_OUT3=P0^3;voidkey(void);voidbizhang(void);voidInit_Timer0()//定时器0初始化{TMOD=0x01;TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;EA=1;//打开总中断ET0=1;//打开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0PT0=1;//定时器0设置为最高优先中断PX0=0;//外部中断0设置最低中断}//延时voiddel