論文-AVR與虛擬儀器

1、課程設(shè)計(jì)作作品：自動(dòng)動(dòng)循跡測(cè)距距機(jī)器人李少鵬 于于青 李世世杰一、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)目的及及用途： 在某些情況況下，對(duì)某某些路徑的的測(cè)量無(wú)法法用一般的的工具實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。比如，不不規(guī)則的曲曲線路徑，或或者高低起起伏的路面面，都不能能用普通的的測(cè)距工具具輕易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。在這種種情況下，我我們便可以以使用輪式式機(jī)器人來(lái)來(lái)沿著待測(cè)測(cè)的軌跡行行走，同時(shí)時(shí)實(shí)時(shí)地記記錄所走的的路程。這這樣就可以以測(cè)量曲線線的長(zhǎng)度。二、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)思想：作為可移動(dòng)動(dòng)式機(jī)器人人，我們的的作品對(duì)功功耗和移動(dòng)動(dòng)性能要求求較高。作作為測(cè)量工工具，它又又對(duì)準(zhǔn)確性性要求較高高。所以，無(wú)無(wú)論是硬件件的選擇，還還是軟件的的設(shè)計(jì)都以以精確、節(jié)節(jié)能和節(jié)約約為核心

2、準(zhǔn)準(zhǔn)則。三、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)功能原原理:1、 循跡跡的原理：本項(xiàng)目使用用黑白反襯襯底面和紅紅外探測(cè)法法，即利用用紅外線在在不同顏色色的物體表表面具有不不同的反射射性質(zhì)的特特點(diǎn)，在小小車行駛過(guò)過(guò)程中不斷斷地向地面面發(fā)射紅外外光，當(dāng)紅紅外光遇到到白色紙質(zhì)質(zhì)地板時(shí)發(fā)發(fā)生漫反射射，反射光光被裝在小小車上的接接收管接收收；如果遇遇到黑線則則紅外光被被吸收，小小車上的接接收管接收收不到紅外外光。單片片機(jī)就是否否收到反射射回來(lái)的紅紅外光為依依據(jù)來(lái)確定定黑線的位位置和小車車的行走路路線。紅外外探測(cè)器探探測(cè)距離有有限，一般般最大不應(yīng)應(yīng)超過(guò)3ccm。2、模塊選選擇方案：自動(dòng)循跡測(cè)測(cè)距機(jī)器人人主要由六六個(gè)模塊構(gòu)構(gòu)成：車體

3、體框架、電電源、主控控模塊、邏邏輯模塊、探測(cè)模塊塊、電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)模塊組組成。 各各模塊分述述如下：A、車體框框架：在設(shè)計(jì)車體體框架時(shí)，我我們有兩套套起始方案案，自己制制作和直接接購(gòu)買玩具具電動(dòng)車。方案一: 自己制制作輪式底底盤。使用用兩普通電電機(jī)作驅(qū)動(dòng)動(dòng)，萬(wàn)向輪輪改變方向向，框架用用廢舊鐵片片焊接。但但這樣不但但制作復(fù)雜雜、單個(gè)電電機(jī)很難買買到，而且且質(zhì)量較差差且不夠美美觀。方案案二: 購(gòu)購(gòu)買成品底底盤。這種種方案花費(fèi)費(fèi)較大，但但節(jié)省時(shí)間間和精力，質(zhì)質(zhì)量有保障障。所以，我我們選擇后后者。B、電源：由于機(jī)器人人對(duì)機(jī)動(dòng)性性的要求較較高，我們們選擇四節(jié)節(jié)普通干電電池作電源源。因?yàn)樗Y源廣泛泛，成本較

4、較低，而且且我們的機(jī)機(jī)器人功耗耗較小,megaa16、光光電開(kāi)關(guān)、小車電機(jī)機(jī)對(duì)于供電電電壓要求求并不苛刻刻，完全可可以用干電電池供電。C、主控模模塊：本項(xiàng)目使用用統(tǒng)一配置置的Megga16芯芯片作為主主控模塊的的核心。MMega116是高性性能、低功功耗的8位位AVR微微處理器，具具有先進(jìn)的的RISCC結(jié)構(gòu)，內(nèi)內(nèi)部集成兩兩個(gè)具有獨(dú)獨(dú)立預(yù)分頻頻器和比較較器功能的的8位定時(shí)時(shí)器/計(jì)數(shù)數(shù)器和一個(gè)個(gè)具有預(yù)分分頻器、比比較功能和和捕捉功能能的16位位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？赏ㄟ^(guò)JJTAG對(duì)對(duì)MCU進(jìn)進(jìn)行程序燒燒寫及仿真真。內(nèi)置晶晶振，使用用方便。D、邏輯模模塊：示意圖如下下：E、探測(cè)模模塊：方案一：使使用視頻

5、采采集處理裝裝置進(jìn)行探探測(cè)使用CCDD實(shí)時(shí)采集集小車前進(jìn)進(jìn)路線上的的圖像并進(jìn)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳傳輸及處理理，這是最最精確的軌軌跡信息采采集方案，可可以對(duì)軌跡跡進(jìn)行精確確定位和測(cè)測(cè)距。但是是使用視頻頻采集會(huì)大大大增加小小車成本和和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)發(fā)難度，而而且考慮到到我們小車車行進(jìn)轉(zhuǎn)彎彎的精確度度并未達(dá)到到視頻處理理的精度，因因而使用視視頻采集在在實(shí)際應(yīng)用用中是個(gè)很很大的浪費(fèi)費(fèi)，所以我我們放棄了了這一方案案。方案二：使使用光電對(duì)對(duì)管探測(cè)光電對(duì)管價(jià)價(jià)格低廉，性性能穩(wěn)定，探探測(cè)距離一一般不超過(guò)過(guò)3cm。我們采用用普通直流流電機(jī)作為為原動(dòng)力，車子速度不大，停止時(shí)慣性滑動(dòng)的距離小，可以達(dá)到預(yù)定的精度，因此我們選擇此方案

6、。示意圖如下下：F、電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)模塊：方案一：使使用分立元元件搭建電電機(jī)驅(qū)動(dòng)電電路使用分立元元件搭建電電機(jī)驅(qū)動(dòng)電電路造價(jià)低低廉，在大大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)中使用廣廣泛。制作作過(guò)程中，老老師曾建議議我們使用用此方案，但我們考慮到分立元件H橋電路工作性能不夠穩(wěn)定，較易出現(xiàn)硬件上的故障，而且組裝成本也很高，故我們放棄了這一方案。方案二：使使用L2998N芯片片驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)L298NN是一個(gè)具具有高電壓壓大電流的的全橋驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯片，輸輸出電壓最最高可達(dá)550V，可可以直接通通過(guò)電源來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)輸出出電壓；可可以直接用用單片機(jī)的的IO口提提供信號(hào)，而而且?guī)в惺故鼓芏耍椒奖鉖WMM調(diào)速，電電路簡(jiǎn)單，性性能穩(wěn)定，使使用比較方

7、方便。L2298N芯芯片可以驅(qū)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二二相電機(jī)，也也可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)一個(gè)四相相電機(jī)，正正好符合我我們小車兩兩個(gè)二相電電機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)要求，價(jià)價(jià)格也比較較合理?？刂剖疽鈭D圖如下：最終方案如如下：使用干電池池組對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)供電，成成品電動(dòng)車車作為底座座，采用MMega116L作為為主控芯片片，用光電電開(kāi)關(guān)進(jìn)行行障礙物探探測(cè)，使用用L2988N驅(qū)動(dòng)直直流電機(jī)。邏輯關(guān)系系處理使用用74L系列芯片片完成。系統(tǒng)電路圖圖：四、所用全全部硬件資資源： 增強(qiáng)版版ATMeega 116L開(kāi)發(fā)發(fā)板（進(jìn)行行程序的初初步調(diào)試） 簡(jiǎn)版JJTAG仿仿真器（程程序的下載載和仿真） 圓夢(mèng)小車底盤,電電動(dòng)車小馬馬達(dá)2個(gè)，碼碼盤采樣器器兩個(gè)，

8、電電容兩個(gè) 光電開(kāi)關(guān)關(guān)3只 Megga 166L單片機(jī)機(jī)1片 L2998N電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片片、散熱片片各1片 74LSS10芯片片1片 41488二極管88只 萬(wàn)用板2塊 5.1KK電阻8只，1500電阻5只只，滑動(dòng)變變阻器5只只 LEDD四位七段段數(shù)碼管11個(gè) 40引引腳底座11只，144引腳底座座2只電池盒2只 干電池8節(jié) 列裝排線線、插針等等五、軟件資資源：循跡工作流流程：測(cè)距工作流流程：五、系統(tǒng)功功能及指標(biāo)標(biāo)參數(shù)測(cè)試試1、系統(tǒng)實(shí)實(shí)現(xiàn)功能：沿著預(yù)定軌軌跡行進(jìn)：測(cè)量并顯顯示所走路路徑的路程程。2、系統(tǒng)主主要參數(shù)測(cè)測(cè)試：給光電對(duì)管管供電，讓讓其在帶有有黑色軌跡跡的白色地地板上運(yùn)行行，自動(dòng)尋尋跡，在軌軌跡的末端端自動(dòng)停止止。并開(kāi)始始顯示所測(cè)測(cè)距離，測(cè)測(cè)距過(guò)程在在運(yùn)行過(guò)程程中完成。六、參考資資料：1. HYPERLINK ；2.AVVR單片機(jī)機(jī)嵌入式系系統(tǒng)原理與與應(yīng)用實(shí)踐踐，馬潮潮 編著，北北京航空航航天大學(xué)出出版社；3.AVVR單片機(jī)機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)開(kāi)發(fā)入門指指導(dǎo)，沈沈文、Eaagle Lee、詹衛(wèi)前 編著，清清華大學(xué)出出版社；4.紅外外反射式傳傳感器在