論文-AVR與虛擬儀器

1、課程設(shè)計作作品：自動動循跡測距距機(jī)器人李少鵬 于于青 李世世杰一、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計目的及及用途： 在某些情況況下，對某某些路徑的的測量無法法用一般的的工具實現(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距工具具輕易實現(xiàn)現(xiàn)。在這種種情況下，我我們便可以以使用輪式式機(jī)器人來來沿著待測測的軌跡行行走，同時時實時地記記錄所走的的路程。這這樣就可以以測量曲線線的長度。二、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計思想：作為可移動動式機(jī)器人人，我們的的作品對功功耗和移動動性能要求求較高。作作為測量工工具，它又又對準(zhǔn)確性性要求較高高。所以，無無論是硬件件的選擇，還還是軟件的的設(shè)計都以以精確、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)計功能原原理:1、 循跡跡的原理：本項目使用用黑白反襯襯底面和紅紅外探測法法，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，在小小車行駛過過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的紅紅外光為依依據(jù)來確定定黑線的位位置和小車車的行走路路線。紅外外探測器探探測距離有有限，一般般最大不應(yīng)應(yīng)超過3ccm。2、模塊選選擇方案：自動循跡測測距機(jī)器人人主要由六六個模塊構(gòu)構(gòu)成：車體

3、體框架、電電源、主控控模塊、邏邏輯模塊、探測模塊塊、電機(jī)驅(qū)驅(qū)動模塊組組成。 各各模塊分述述如下：A、車體框框架：在設(shè)計車體體框架時，我我們有兩套套起始方案案，自己制制作和直接接購買玩具具電動車。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)動動，萬向輪輪改變方向向，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: 購購買成品底底盤。這種種方案花費費較大，但但節(jié)省時間間和精力，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)器人人對機(jī)動性性的要求較較高，我們們選擇四節(jié)節(jié)普通干電電池作電源源。因為它它資源廣泛泛，成本較

4、較低，而且且我們的機(jī)機(jī)器人功耗耗較小,megaa16、光光電開關(guān)、小車電機(jī)機(jī)對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)部集成兩兩個具有獨獨立預(yù)分頻頻器和比較較器功能的的8位定時時器/計數(shù)數(shù)器和一個個具有預(yù)分分頻器、比比較功能和和捕捉功能能的16位位定時器/計數(shù)器?？赏ㄟ^JJTAG對對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)行探探測使用CCDD實時采集集小車前進(jìn)進(jìn)路線上的的圖像并進(jìn)進(jìn)行實時傳傳輸及處理理，這是最最精確的軌軌跡信息采采集方案，可可以對軌跡跡進(jìn)行精確確定位和測測距。但是是使用視頻頻采集會大大大增加小小車成本和和設(shè)計開發(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際應(yīng)用用中是個很很大的浪費費，所以我我們放棄了了這一方案案。方案二：使使用光電對對管探測光電對管價價格低廉，性性能穩(wěn)定，探探測距離一一般不超過過3cm。我們采用用普通直流流電機(jī)作為為原動力，車子速度不大，停止時慣性滑動的距離小，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)動模塊：方案一：使使用分立元元件搭建電電機(jī)驅(qū)動電電路使用分立元元件搭建電電機(jī)驅(qū)動電電路造價低低廉，在大大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)中使用廣廣泛。制作作過程中，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)動電機(jī)機(jī)L298NN是一個具具有高電壓壓大電流的的全橋驅(qū)動動芯片，輸輸出電壓最最高可達(dá)550V，可可以直接通通過電源來來調(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，而而且?guī)в惺故鼓芏耍椒奖鉖WMM調(diào)速，電電路簡單，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)動兩個二二相電機(jī)，也也可以驅(qū)動動一個四相相電機(jī)，正正好符合我我們小車兩兩個二相電電機(jī)的驅(qū)動動要求，價價格也比較較合理。控制示意圖圖如下：最終方案如如下：使用干電池池組對系統(tǒng)統(tǒng)供電，成成品電動車車作為底座座，采用MMega116L作為為主控芯片片，用光電電開關(guān)進(jìn)行行障礙物探探測，使用用L2988N驅(qū)動直直流電機(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開發(fā)發(fā)板（進(jìn)行行程序的初初步調(diào)試） 簡版JJTAG仿仿真器（程程序的下載載和仿真） 圓夢小車底盤,電電動車小馬馬達(dá)2個，碼碼盤采樣器器兩個，

8、電電容兩個 光電開關(guān)關(guān)3只 Megga 166L單片機(jī)機(jī)1片 L2998N電機(jī)機(jī)驅(qū)動芯片片、散熱片片各1片 74LSS10芯片片1片 41488二極管88只 萬用板2塊 5.1KK電阻8只，1500電阻5只只，滑動變變阻器5只只 LEDD四位七段段數(shù)碼管11個 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：測距工作流流程：五、系統(tǒng)功功能及指標(biāo)標(biāo)參數(shù)測試試1、系統(tǒng)實實現(xiàn)功能：沿著預(yù)定軌軌跡行進(jìn)：測量并顯顯示所走路路徑的路程程。2、系統(tǒng)主主要參數(shù)測測試：給光電對管管供電，讓讓其在帶有有黑色軌跡跡的白色地地板上運行行，自動尋尋跡，在軌軌跡的末端端自動停止止。并開始始顯示所測測距離，測測距過程在在運行過程程中完成。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語言開開發(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