运水小车设计.docx
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运水小车设计
前言
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随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。
红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。
智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。
本设计通过小车这个载体再结合以AVR系列的Mage16单片机为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、遥控模块、电源电路、差分驱动电路和显示电路就可以完善整个设计。
目录
一、摘要：
4
二、功能介绍：
4
三、硬件设计：
4
3.1避障电路：
5
3.2单片机电路：
8
3.3显示电路：
8
3.4电源电路：
9
3.5电机驱动电路10
3.6无线遥控电路：
11
四、程序设计12
4.1主程序流程图13
4.2主程序13
五、系统调试18
六、小结19
七、参考文献19
附录20
系统实物图20
一.【摘要】:
本文提出一种智能循迹，自动运水小车的设计方法，利用红外技术检测障碍物信息，采用Mage16单片机进行实时控制，实现智能循迹，智能小车采用后轮驱动，两轮各用一个直流电机控制，避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。
【关键词】:
避障光电开关差分控制LCD
二.功能概述
本小车可通过2262无线模块进行模式的切换，在手动模式下，通过遥控器按键的不同实现不同动作；在自动模式下，机器人通过RPR220光电管实现对线路的自动识别，智能小车采用两轮驱动，左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的。
将三个红外线光电传感器分别装在车体的前方和后方，当红外传感器检测到小车左边出黑线时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，车向右方转向，当传感器检测到小车右边出黑线时，主控芯片控制左轮电机停止转动，车向左方转向，当运行到终点时，主控芯片控制另一个电机将水箱翻起，降水倒出。
同时通过NOKIA5510液晶显示运水时间，运水量。
三．硬件设计
如下图所示，是本次设计智能小车的电路框图。
以Mage16为电路的中央处理器，来处理传感器采集来的数据，处理完毕之后以便去控制电机驱动电路来驱动电机。
电源部分是为整个电路模块提供电源，以便能正常工作。
3．1.避障电路
（1） 障碍物探测方案的选择
方案一：
脉冲调制的反射式红外线发射接受器。
由于采用该有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰；另外红外线接受官的最大工作电流取决于平均电流。
如果采用占空比小的调制信号，再品均电流不变的情况下，顺势电流很大（50—100mA），则大大提高了信噪比。
并且其反应灵敏，外围电路也很简单。
它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度。
方案二：
采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，如则通知单片机可以向前行驶。
市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理。
这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性
由以上两种方案比较可知。
方案二要比方案一优势大，市场上很多红外观点探头也都基于这个原理。
其电路简单，工作可靠，性能比较稳定。
从而避免了电路的复杂性，因此我先用方案二作为小车的监测系统。
避障电路采用漫反射式光电开关进行避障。
光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被障碍物反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。
当有光线反射回来时，输出低电平；当没有光线反射回来时，输出高电平。
单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物，由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。
（2）光电开关工作原理：
光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：
发送器、接收器和检测电路。
避障电路如下：
避障电路功能表：
传感器
避障电路输出（上升沿动作）
待执行命令
左
中
右
左转信号（P2.1）
右转信号（P2.0）
0
0
0
√
右转
0
0
1
√
右转
0
1
0
√
右转
0
1
1
√
右转
1
0
0
√
左转
1
0
1
√
右转
1
1
0
√
左转
1
1
1
前进
注解（“0”表示有障碍物；“1”表示无障碍物）
3.2单片机电路
本设计的主控芯片选择Mage16，负责检测传感器的状态并向电机驱动电路发出动作命令。
复位电路采用手动复位。
单片机电路如下：
3.3显示电路：
显示电路由NOKIA5110组成，它可进行字母，汉字，图片的显示，功能强大，使用方便，所以本系统选用NOKIA5110作为显示模块，其电路如图所示。
NOKIA5110
3.4电源电路
本系统所有芯片都需要+5V的工作电压，而干电池只能提供的电压为1．5V的倍数的电压，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要LM7805稳压芯片。
L7805能提供300至500mA的电流，足以满足芯片供电的要求。
虽然微处理器和微控制器不需要支持电路，功耗也很低，但必须要加以考虑。
电源电路拟定为：
3.5电机驱动电路
市场上用很多种类的小电压直流电动机，很方便的选择到。
主要有普通电动机、和步进电动机。
方案一：
采用步进电机，步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力，能够达到我们所要求的标准。
如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即是步进电机启动或反转。
其转换灵敏度比较高。
正转、反转控制灵活。
但是步进电机的价格比较昂贵，对于我们的现状相差太远。
方案二：
采用普通的直流电机。
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便。
调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。
能满足各种不容的特殊运行要求。
由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源
本设计采用L298电机驱动芯片为直流电机驱动，由L298芯片组装直流电机驱动模块，同时利用光耦隔离模块，实现电路保护，构成的电路结构简单，方便，可靠！
驱动电路原路框图如下：
驱动电路原路框图
LM298应用电路图：
电机驱动连接电路图
3.6无线模块：
为了能对小车进行手动控制，我们选用了简易的基于HS2272和HS2262的无线收发模块。
利用2272和2262分别实现接收模块和发射模块电路设计。
无线收发模块
四. 程序设计：
本系统利用外部中断来接受遥控信号，通过接受信号的不同来改变运水模式，主程序在不断检测模式是否改变，通过不同模式实现不同动作！
系统中还利用了定时器来计算运水时间，当小车到达终点时，把水倒出，同时显示运水时间！
4.1主程序流程图：
主程序流程图
4.2源程序：
#include
#include
#include"5110.h"
#include"motor.h"
#include"wireless.h"
#include"init.h"
/*------宏定义------*/
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharpotemp1=0,potemp2=0,potemp3=0,potemp4=0,potemp5=0,potemp6=0,pox=1,poy=0;
uintx_1,x_2;
uintms_conter=0,s_conter=0,m_conter=0,h_conter=0;
uintreceive=0,key=0,flot=0;
uintshuiliang=0;
uintx_220=255,y_220=0,z_220=0;
voidmain（void）
{
init_devices（）;
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
DDRB=0x00;
PORTB=0xFF;
key=PINB&0xF0;
delay_ms（15）;
//在这继续添加你的代码
//LCD_clear（）;
delay（100）;
while
（1）
{
DDRB=0x0F;
//PORTB=0xFF;
key=PINB&0xF0;
delay_ms（15）;
if（key==0B00010000）
{
////前进
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3（0）;
motor_4（0）;
}
elseif（key==0B00100000）
{
//后退
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3
（1）;
motor_4
（1）;
}
else
if（key==0B01000000）
{
//右转
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3
（1）;
motor_4（0）;
}
else
if（key==0B10000000）
{
//左转
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3（0）;
motor_4
（1）;
}
else
if（key==0B00110000）
{
//左转
motor_1（0）;
motor_2
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
}
else
if（key==0B01010000）
{
//左转
motor_1
（1）;
motor_2
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
}
else
if（key==0B01100000）
{
//左转
motor_2（0）;
motor_1
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
}
else
if（key==0B10100000）
{
//左转
motor_2
（1）;
motor_1
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
}
elseif（key==0B10010000）
{
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
//break;
}
elseif（key==0B01110000）
{
DDRA=0X00;
PORTA=0XFF;
x_1=0XF0|PINA;
x_2=0X0f|PINA;
while（x_1!
=0xf0）
{
front_220（）;
x_1=0XF0|PINA;
}
motor_1
（2）;
motor_2
（2）;
motor_3
（2）;
motor_4
（2）;
delay（20）;
motor_1（0）;//转盘转向，水箱在前
delay（280）;
//motor_1
（1）;
motor_2
（1）;//倒水
delay（200）;
motor_2
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