搬运水的机器人

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1、某某某某大学XXXXXXXXXXXXUNIVERSITYXXXXXX学院电子综合实践姓名唐龙学号0000000000姓名李四学号0000000000年级07级专业电子科学工程题目运水机器人指导老师唐武上交时间2010-8-1216目录Ⅰ、设计任务与要求41.1基本设计任务41.2控制设计任务41.3软件设计任务5Ⅱ、方案设计与论证52.1电源方案52.2驱动电路方案52.3距离控制方案5Ⅲ、总体设计63.1系统硬件电路设计63.1.1探测传感器模块63.1.2电机驱动模块83.2系统软件设计83.2.1软件计时的分析与计算83.2.3系统软件流程图9Ⅳ、测试结果及结果分析

2、94.1测试仪器及工具94.2测试步骤94.2.1预备工作94.2.2正式测试104.3测试结果104.4测试结果分析10Ⅴ、创新点115.1添加计时模块115.2实用性11Ⅵ、总结与心得11参考文献11附件一：参考程序12附件二：总原理图15附件三：元器件清单1616摘要：命题要求设计自动运水机器人。本设计是以STC89C52单片机为核心器件，应用红外开关，直流电机等器件，实现命题要求。经过测试，该机器人达到所有命题所要求的技术指标。在此基础之上，本设计添加了计时模块，使设计更具实用性。关键词：运水；电机驱动；探测传感器16运水机器人Ⅰ、设计任务与要求本任务为F题：运水

3、机器人。设计任务具体内容如下：图1-1参考图图1-2路线图1.1基本设计任务依据命题题意，本设计采用直流电机带轮式小车带实现机器人的运动。机器人上面要装有盛水容器，以便完成在A－C之间的运水任务。当红外光电开关探测到黑色边线的时候停止小车运动，小车停在A区是通过手动控制小车重新运动，小车停在C区通过软件延时控制小车重新运动，这样达到循环运动，进而完成运水任务。1.2控制设计任务由于本设计采用手动完成整个过程中的装水、卸水任务，因此控制任务即为控制A－C之间的距离。这里通过红外光电开关扫描是否达到黑色边线，即为判断是否达到题目要求的2000mm（黑色边线即为图1-2中的起始

4、/返回边线），通过与软件配合，以完成要求。1.3软件设计任务机器人的所有动作由都要由软件控制实现。用软件对红外开关扫描所得信号16进行对比，以控制直流电机的停止/正反转。通过软件对按键的识别控制硬件启动。用软件来控制时间显示模块的计数周期。Ⅱ、方案设计与论证本设计主要需要完成运水小车在A－C之间运水任务。利用红外光电开关对由黑色电胶布制作的起始/返回边线进行探测，再通过软件的配合，对探测结果进行分析，并控制小车车轮的停止/正反转，让小车在A－C之间固定距离内行进。通过单片机与软件的集合对时间显示模块进行控制，达到显示时间的任务。2.1电源选择方案方案一：采用双电源供电，在

5、设计中，将CPU电源和电机驱动电源完全靠光电耦合器隔离，这样电机启动时的冲击信号就不会对CPU有影响，增加了系统的可靠性。缺点是电路设计复杂，电路成本较高。设计要求较低，且此方案较为复杂、成本高，故放弃。方案二：采用单电源供电，电机的驱动和CPU逻辑控制电源采用同一个电源。该方案设计简单，而且成本较低，缺点是电机启动的瞬间电流过大，容易对上一级电路产生冲击，电路的稳定性不好。这个方案已经可以满足实验的要求了，采用此方案。2.2驱动电路选择方案方案一：采用三极管驱动电机，滤波效果好，在单片机跟电机共用一个电源，在电流较高的情况下，单片机仍能不受干扰而正常工作。优点：电路压降

6、较小，所以在大电流的情况下，发热很小。缺点：电路连接较为复杂，驱动功率较小，不适于大功率驱动。该驱动电路的功率不能满足要求，故放弃此方案。方案二：使用专用芯片L298所组成的电机驱动电路。驱动芯片L298是驱动步进电机的专用芯片，我们利用它内部的桥式电路来驱动直流电机。优点：控制比较简单，电路简单，集成芯片简化了电路的复杂性，驱动功率大。缺点：电路发热较大，成本略高。结合作品要求，采用此方案。2.3距离控制方案方案一：直接采用软件控制距离，即：根据小车的平均速度设定相应前进/后退时间，达到控制前行/后退目的。优点：无需其他硬件支持，节约成本，制作简单。缺点：不易自动控制，

7、16距离控制不精确，多次循环后会导致小车偏离预定路径。考虑到设计要求的距离控制精度较高，放弃此方案。方案二：采用光电传感器根据固定在地面上的两个边线的探测（如：固定在地面的两条黑色胶带）进行探测，通过固定边线之间的距离来达到距离控制的距离的目的，进而达到要求。缺点：增加成本，增加软件设计难度，制作较为困难。优点：距离控制精确，易于自动控制。由于本设计对距离有较高的要求，故采用此方案。Ⅲ、总体设计光电探头AT89C52按键电机驱动时间显示经过对各个方案分析比较，最终确定总方案如图3-1所示。该系统所有模块都由主单片机控制。其中，