基于A(yíng)T89S52和CPLD的自動(dòng)巡線(xiàn)輪式機器人控制系統

機器人運行路徑和動(dòng)作可以根據比賽情況的不同而發(fā)生變化，這樣，每改變1次運行參數就必須對單片機的Flash進(jìn)行1次擦寫(xiě)。為了解決這一問(wèn)題．擴展了程序參數存儲器，用來(lái)存放機器人的運行路徑和動(dòng)作參數．擴展電路如圖3所示。

其中IC1為24LC08B，是I2E總線(xiàn)的串行E2PROM存儲器，最多能夠存儲lK字節的數據。IC2為MAX3232型電平轉換器，其內部有1個(gè)電源電壓變換器，可以將計算機的電平轉換為標準TTL電平，實(shí)現計算機與單片機之間通過(guò)串行口傳輸數據，使單片機完成對24／LC08B的數據存儲操作。單片機運行時(shí)，直接從24LC08中讀取機器人的運行參數，控制機器人運行。

4 光電檢測模塊設計

4．1 光電檢測過(guò)程

設計光電檢測模塊是為了讓機器人能夠檢測地面上的白色引導線(xiàn)。光電檢測電路主要包括發(fā)射部分和接收部分，其原理如圖4所示。

發(fā)射部分的波形調制采用了頻率調制方法。由于發(fā)光二極管的響應速度快，其工作頻率可達幾MHz或十幾MHz，而檢測系統的調制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內，能夠滿(mǎn)足要求。光源驅動(dòng)主要負責把調制波形放大到足夠的功率去驅動(dòng)光源發(fā)光。光源采用紅外發(fā)光二極管，工作頻率較高，適合波形為方波的調制光的發(fā)射。

接收部分采用光敏二極管接收調制光線(xiàn)，將光信號轉變?yōu)殡娦盘?。這種電信號通常較微弱，需進(jìn)行濾波和放大后才能進(jìn)行處理。調制信號的放大采用交流放大的形式，可使調制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。調制信號處理部分對放大后的信號進(jìn)行識別，判斷被檢測對象的特性。因此，此模塊的本質(zhì)是將“交流”的、有用的調制光信號從“直流”的、無(wú)用的背景光信號中分離出來(lái)，從而達到抗干擾的目的。

4．2 光電探頭

光電探頭安裝在機器人底盤(pán)前部，共設置了5個(gè)檢測點(diǎn)。從理論上講，檢測點(diǎn)越多、越密，識別的準確性與可靠性就越高，但是硬件的開(kāi)銷(xiāo)與軟件的復雜程度也相應的增加。采用該巡線(xiàn)系統保證了檢測的精確度，節約了硬件的開(kāi)銷(xiāo)。發(fā)光二極管發(fā)出的調制光經(jīng)地面反射到光敏二極管。光敏二極管產(chǎn)生的光電流隨反射光的強弱而線(xiàn)性變化。把這種變化檢測出來(lái)，就可以判斷某一個(gè)檢測點(diǎn)是否在白色引導線(xiàn)的上方，從而判斷機器人和白色引導線(xiàn)的相對位置。

5 電機驅動(dòng)模塊

機器人的驅動(dòng)件主要是電機和舵機，都可以采用PWM進(jìn)行調速與控制。根據脈沖編碼器的反饋信號，對機器人的運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。直流伺服電機的控制原理如圖5所示。調節：PWM的信號就能夠快速調節舵機的轉角，從而實(shí)現機器人的方向控制。


6 結束語(yǔ)

基于5l型單片機的自動(dòng)巡線(xiàn)輪式機器人控制系統運行平穩可靠，抗干擾能力強，不僅滿(mǎn)足了機器人大賽的設計要求，同時(shí)也為智能機器人搭建了良好的控制平臺。