O引言
自工业革命以来,随着电气的发展,人类进入了文明的新阶段。机器人已经广泛用于工业、农业、服务业、军事、机械、交通、航天航空等领域。智能机器人水平的不断提高,大大提高了劳动效率,减轻了劳动强度。机器人与人类并肩作战,在征服自然,改造自然地过程中发挥着重要作用。
智能小车是集理论力学、机械结构、数字电路、模拟电路、传感器、单片机、控制理论和算法等多门学科为一体的综合系统,其内容涵盖机械、电子、自动控制原理、计算机、传感技术等多个学科和领域。
本文设计的基于ATmagel
1智能小车的硬件设计方案
本智能小车控制系统的结构如图1所示。其中的Atmegal6L单片机是智能小车的控制模块,它是高性能、低功耗的8位AVR微处理器,采用先进的RISC结构,具有16K字节的系统内可编程Flash和512字节的EEPROM。工作于16MHz时,其性能高达16MIPS,并具有32个可编程通用I/0口和用于边界扫描的JTAG接口,基本都能够满足设计要求。电路稳压模块输入12V电压。经过稳压电路后可得到9V、5V两种电压,其中9V电压用于电机驱动模块的工作电压,5V电压则用于单片机的工作。图2所示是RPR220光电传感模块的电路图,光电传感是由10个RPR220型光电对管组成。RPR220是一种一体化反射型光电探测器,其发射器是一个砷化镓红外发光二极管,而接收器则是一个高灵敏度的硅平面光电三极管。L298N的INPUT、OUTPUT两端口用于提供稳定的电压以使电机转动。
1.1光电传感模块
图2所示是本系统中光电传感模块的电路图。寻线路径一般是刻在白色平面上的
1.2电机驱动模块
图3所示是L298N驱动模块的电路连接图。L298N作为电机驱动芯片,是一款高电压大电流全桥驱动芯片,它的频率高,可控制两个直流电机,而且具有控制使能端,工作电压可通过4、9引脚分别输入9V、5V电压。ENA、ENB引脚是两个使能端口,而INT、OUT则为电机驱动引脚,通过改变OUT端的逻辑电平可控制电机的正、反、停止状态,表1所列是直流电机控制逻辑。L298N的5、6、7、10、ll、12六个引脚可直接与单片机的PD端口相连,而通过对单片机的编程则可以实现直流电机PWM调速。
l.3单片机控制模块
采用Atmel公司的Atmegal6L单片机可对小车进行控制,该单片机具有32个功能强大的可编程I/O接口和4个PWM通道,并具有八路十位ADC,可对小车进行实时控制。该单片机的PC0~PC7八个端口可与光电传感模块的八个光电探头相连。设探头检测的逻辑实际值为P,假定值N,车轮的运动状态分别为forward-move、right-move、leftmove、hard-right-move、hard-left-move,通过对实际值P与假定值N(0b0011-1100)的比较,可得出如表2所列的Atmegal
2智能小车的软件设计方案
基于AVR单片机和C语言编程的系统软件流程图如图4所示。
3结束语
本文着重讨论了光电传感器、单片机控制和稳压器原理及这几个模块之间的相互沟通与协调关系,本系统采用便宜的红外对管,并以具有强大功能的ATmagel
智能小车在军事、民用、科研、航天探测领域已得到广泛的应用,它的发展与自动控制、单片机开发、控制算法的优化和微机存储处理速度有着密切的关系,很值得进一步的研究与探索。