災難救援機器人制作方案

5、 電路各部分原理分析

5.1、電源電路分析

本系統可以采用干電池供電，也可以用可反復充電的鋰電池供電。無(wú)論用什么方式供電，最主要的是要保證在給系統供電時(shí)電壓的波動(dòng)盡可能小。因此在電源電路中我們采用了MCP170A高性能穩定芯片對系統供電進(jìn)行穩壓。MCP170A系列是采用CMOS工藝制造的低壓差(LDO)穩壓器

6 、方案驅動(dòng)系統

6.1 電機驅動(dòng)電路

系統中，電機是選擇最主要的執行部件。根據不同的要求可以選擇同一類(lèi)型中不同種類(lèi)的電機。通常包括普通直流電機、伺服電機、步進(jìn)電機等多種類(lèi)型。由于考慮電機成本和所完成的任務(wù)的性質(zhì)而選擇不同的電機，不過(guò)一般情況下都采用普通直流電動(dòng)機，如有特殊要求，在采用 其他類(lèi)型的電機無(wú)論采用哪種型號的電機或者哪種類(lèi)型的電機，其工作時(shí)的電流都比較大，且變化范圍也比較大，所以電機不能由單片直接驅動(dòng)，必須在電機前外加電機LG9110電氣特性。驅動(dòng)電路，該驅動(dòng)電路應選擇具有成本低，功能大，電路接線(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的電機驅動(dòng)芯片。LG9110是專(zhuān)為控制和驅動(dòng)電機設計的兩通道推挽式功率放大專(zhuān)用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之機中，使外圍器件成本降低，整機可*性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅動(dòng)電機的正反向運動(dòng)，它具有較大的電流驅動(dòng)能力，每通道能通750~800mA的持續電流，峰值電流能力可達1.5~2A；同時(shí)它具有較低的輸出飽和壓降；內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動(dòng)繼電器、直流電機、步進(jìn)電機或開(kāi)關(guān)功率管的使用上安全可*。LG9110的電氣特性如表3所示以及LG9110器件管腳圖如圖5所示

電機驅動(dòng)電路如圖6 所示。其工作原理為：當輸出端口經(jīng)過(guò)驅動(dòng)芯片向電機發(fā)出信號時(shí)，由于微弱信號不足以驅動(dòng)電機工作，于是，驅動(dòng)信號把微弱信號放大后才能使電機正常工作。接線(xiàn)可按圖6要求

6.2 單片機系統

MSP430系列單片機整個(gè)復位在電路包括芯片內、外兩個(gè)部分。由于MSP430系列單片機具有上電復位功能。因此，上電后只要保持RST/NMI(設置為復位功能)為高電平即可。通常的做法是除了在RST/NMI管腳接10~100kΩ的上位電阻外，還需要再接0.1μ F的電容，電容另一端接地，這樣做的目的是令復位更加可*。如果想讓其隨時(shí)復位只需要將復位鍵按下，在RST/NMI管腳產(chǎn)生低電平信號即可使其復位。

6.3電源電壓采樣電路及欠壓指示電路

該電路的作用是通過(guò)時(shí)采樣電源電壓，此系統中主要是對低電壓進(jìn)行采集，當電源電壓小于系統規定的最低電壓時(shí)，系統便發(fā)出錢(qián)呀指示信號，提醒人們及時(shí)更換電池或及時(shí)對電池進(jìn)行充電。當電壓長(cháng)久得不到提高，便會(huì )發(fā)出復位信號，使系統復位。在采樣過(guò)程中，模擬輸入信號將連接到A/D內核的電容陣列，所以電容網(wǎng)絡(luò )的充電將由模擬信號源提供。電容網(wǎng)絡(luò )的充電將在采用期間完成。那么，模擬信號源的內阻，動(dòng)態(tài)阻抗以及電容網(wǎng)絡(luò )的容量應該與采樣周期相匹配，以保證能達到10位轉換精度。系統中的電容器當電壓變化過(guò)大時(shí)起到緩沖作用，如果電壓電壓基本沒(méi)有變化，它視為斷路。具體接線(xiàn)如圖7所示

6.4 編程接口電路

此編程接口電路屬于標準器件，在N4腳上外接一電阻R16和發(fā)光二極管LEDI，具體接法如圖8所示，當需要控制器輸入程序時(shí)，線(xiàn)路接通后發(fā)光二極管便會(huì )點(diǎn)亮。這樣做的目的是當接口出現問(wèn)題時(shí)，便于檢查和維

三、系統軟件設計思路

程序設計實(shí)質(zhì)上是按照一定的原則、一定的思想和方法將這些指令組織起來(lái)，CPU按設計者的思想執行指令，實(shí)現一定的功能，最終解決所需要解決的問(wèn)題?？梢允褂媚K化的程序結構組織指令和編寫(xiě)程序。MSP430程序設計除了可使用匯編語(yǔ)言外，使用C語(yǔ)言更能提高設計效率，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。MSP430 C語(yǔ)言編譯環(huán)境提供了大量的標準庫函數。要使用這些標準庫函數，只要在程序的開(kāi)頭聲明要使用的庫函數所在的文件開(kāi)頭，之后在程序中就可以直接調用了，因此使用起來(lái)十分的方便。具體主程序流程圖見(jiàn)圖9所示

四、 方案可行性分析

（1）我們的指導老師楊老師多年致力于機器人的研究開(kāi)發(fā)及教育，多次以機器人教練的身份參加“青少年機器人大賽”，作品多次獲得不同層次的獎項。

（2）我們社團從成立至今，多次跟隨楊老師進(jìn)行機器人開(kāi)發(fā)|組裝和創(chuàng )新。在此期間學(xué)到了很多關(guān)于機械機構的使用和應用方面的知識，會(huì )員們也通過(guò)自己親手的實(shí)習了解到理論和實(shí)踐相結合的重要性，同時(shí)也了解了像超聲波傳感器和紅外線(xiàn)傳感器單片機的很多未知知識等。

（3）我們協(xié)會(huì )還有來(lái)自計算機專(zhuān)業(yè)、物理專(zhuān)業(yè)、數學(xué)專(zhuān)業(yè)的一些會(huì )員，他們之中有很多現在已經(jīng)能夠熟練的掌握關(guān)于編程和機器人構造方面的技術(shù)了，具備較強的動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力，他們的加入可以說(shuō)對我們協(xié)會(huì )帶來(lái)了不少的驚喜和意外，特別是有時(shí)候的一些奇思妙想更是讓我們受益匪淺??！

（4）另外還有我們機電系的幾位機械設計方面的老師、PLC編程老師、單片機老師更是為我們這個(gè)協(xié)會(huì )注入了強大的生命力和雄厚的師資力量和技術(shù)支持，使我們在這個(gè)探索的過(guò)程中少走了不少的彎路,受益頗多。