論文-紅外避障小車

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1、論文-紅外避障小車第一章緒論1.1引言自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展己經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并月?迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程屮，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。由于在科學探索和緊急搶險中經(jīng)常會遇到對與一些危險或人類不能直接到達的地域的探測，這些就需要用機器人來完成。隨著科技的發(fā)展，對于未知空間和人類所不能直接到達的地域的探索逐步成為熱門，這就使機器人的自動避障有了重大的意義。而在機器人在

2、復雜地形小行進時自動避障是一項必不對少也是最基本的功能，因此，自動避障系統(tǒng)的研發(fā)就應運而生。自動避障小車可以作為地域探索機器人和緊急搶險機器人的運動系統(tǒng)，讓機器人在行進中自動避過障礙物，所以我們的自動避障小車就是基于這一目標而設計的的，該智能小車可以作為機器人的典型代表，它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU,木次的設計中采用的技術主要有通過編程來控制小車的速度、傳感器的冇效應用、新型芯片的采用等等。智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預先設定的模式在一個環(huán)境里自動的

3、運作，不需要人為的管理，可應用于科學勘探等等的用途。所以我們的機器人不僅僅可以實現(xiàn)自動避障功能，還町以擴到展循跡等功能，感知導引線和障礙物等多個方面。1.2設計任務1.2.1設計思想本系統(tǒng)要求自行設計制作一個科能小車，該小車在前進的過程中能夠檢測到前方障礙并自動避開，達到避障的效果。我的設計思想是采川C8051F310單片機為控制核心，利川位置傳感器檢測道路上的障礙，通過采集數(shù)據(jù)并處理后由單片機產(chǎn)生PWM波驅動首流電機對車進行轉向和行動控制，控制電動小汽車的口動避障，快慢速行駛，以及口動停車。-1-

4、1.2.2功能概述根據(jù)題冃中的設計要求，木系統(tǒng)主要由微控制器模塊、避障模塊、直流電機及其驅動模塊電源模塊等構成。木系統(tǒng)的方框圖如圖1-2-2所示：圖1-1系統(tǒng)方框圖微控制器模塊：通過采用C8051F310作為微控制器接受傳感器部分收集到的外部信息進行處理，并將結呆輸出到電機驅動模塊控制電機運行。避障模塊：采用位置傳感器的漫反射檢測來檢測前方是否有障礙，通過紅外光電開關采集到的信號送到微控制器。驅動模塊：通過接收微控制器產(chǎn)生的信號來驅動電機運行，達到快慢速行駛，轉向控制以及自動停車。電源模塊：電源部分

5、是為整個電路模塊提供電源，以便能正常工作。第二章硬件電路設計2.1關鍵元件選擇討論2.1.1單片機的選擇C8051F310器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片。下面列出了一些主耍特性:1.高速、流水線結構的8051兼容的C1P-51內(nèi)核（可達25.MIPS）2.全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）3.帶模擬多路器真正10位200ksps的25通道單端/差分ADC（C8051F310/1/2/3）4.高粘度可編程的25MHz內(nèi)部振蕩器-2-5.16KB(C8051F310/1)或8KB(C8

6、051F312/3/4/5)在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器6.1280字節(jié)片內(nèi)RAM7.破件實現(xiàn)的SMBus/I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口8.4個通用的16位定時器9.具有5個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的口J編程計數(shù)器/定時器陣列10.片內(nèi)上電復位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器11?片內(nèi)電壓比較器(2)12.29/25個端口I/O(容許5V輸入)具有片內(nèi)上電復位、VDD監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F310是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。FLASH存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程

7、能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新8051固件。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所冇外設以節(jié)省功耗。Af百二孑：3nzv.hC2口DsDjgL、NftS7：?2C^0kPQREffkf罰hhT￡g051c0rePotaLatshPqI1Laicnir-ar0.12.3/R"CPCA/SM&jsSPIF2La口PR5Lalsh〔Krry侶■^qSRAMSFRBus16kDryt^rLASH3TTTjC8051F310原理示意片內(nèi)Siliconlabs二線（C2）開發(fā)接口允

8、許使用安裝在最終應用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、金速、在系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。在使用C2進行調(diào)試時，所冇的模擬和數(shù)字外設都可全功能運行。兩個C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。每種器件都可在工業(yè)溫度范圍(-45°C到+85°C)內(nèi)用2.7V-3.6V的電壓工作。端口I/O、/RST和JTAG引腳都容許5V的輸入信號電壓。C8051F31X有32腳LQFP封裝和2