基于单片机的轮式机器人控制系统

ByGrith4

3 k/ Q  r- [* p: G! X# }摘要:设计了一-种基于单片机的轮式机器人导航控制系统，介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明，导航控制
系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。
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关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人
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9 ~, G0 x& ?1 W: J) p1 a- {' k0引言
% Y& I0 R& ?7 c轮式机器人作为一项比较实用的技术，在工业、
9 f2 p, V. G6 s" V5 y农业、医疗和人民生活等领域具有巨大的应用前景。
9 c, f3 k7 L/ d) m* D1 h5 _7 b导航控制系统是轮式机器人不可缺少的重要部分，它
要解决三方面的问题:一是机器人在空间的位置、方
向、环境信息的精确检测;二是所获得信息的分析及
9 e. v- K5 N! Y9 m环境模型的建立;三是使机器人安全行走的路径规
" f: H2 X' Z$ C8 O划。
1 t, w9 x# [# [( `8 W6 y& F* w本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
3 |0 T0 a" o/ j! r  A1 {速转向式的机械机构:前面两个轮是驱动轮，由两台
自带减速器(65:1)的它励式直流电机驱动，后面
% S- O5 Z. p: I& k0 m两个轮是随动轮。这样，通过控制两个驱动轮的转
2 I- I( Z, g; N% L& ?速，就可以使机器人按照要求的方向和速度移动。行
走轨迹的诱导信号由埋设在地下通有高频电流的电磁
* K+ M, L3 q# t/ o, B; x诱导线产生，机器人身上对称安装两个电磁感应传感
器，其接受的电磁信号强度的差异可以反映其偏离路
径的程度，单片机控制系统根据这种偏差来调节行走
的路径。
1导航控制 系统的硬件组成
轮式机器人导航控制系统的硬件组成如图1所
示。整个系统由三部分组成，即:由单片机AT89C52
构，成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调
  J" A+ @) \2 k1 p- q, }& ]4 Q: K9 N理电路和A/D转换电路构成的前向通道:由互锁保
+ H3 b/ |# U3 D) y护和PWM直流调速电路构成的后向通道。工作时，
由电磁感应传感器检测机器人的位置，经过放大调理
电路和A/D转换，将位置信号送入单片机;单片机
将位置信号进行数字滤波，与系统设定值进行比较,
按照模糊控制算法进行运算，通过输出PWM信号去
控制直流电动机按照--定的速度转动，带动机器人沿
诱导线的甄荐趣。
1.1 单片机应用系统
; @0 G. x8 _& E7 r2 ^, O在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理
& o3 w% h. w; s- g中心，又是控制中心，是最关键的器件。本系统中选
用与MCS-51系列完全兼容的AT89C52单片机，它
1 q8 P/ J$ }6 J% P' ?是一种低功耗、高性能、CMOS八位微处理器。
AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系
% O, A+ A3 Y/ i/ @; m# s统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
  W" u* n+ y0 f6 g  S+ q1 J* ]本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
/ y% k( q; w8 a* a' R9 R. A# t) R. j$ u8279。它是Intel公司生产的8位微处理器键盘/显示
通用接口芯片，其主要功能是:接收来自键盘的输入
% U% T; m1 N' ~$ d5 }数据并作预处理以及对数据显示的管理和显示器的控
. A. Y% z8 @( B2 r) e+ O& {制。系统采用8279管理键盘和显示器，可减轻CPU
& b* l. S% d+ V3 W7 s的负担，充分提高CPU的工作效率，可减少软件编
程工作量，而且显示稳定。
0 W4 G( }# f- A2 ?$ y8 e1.2 前向通道电路
磁感应传感器是将测头线圈放置在通有交变电流.
4 P6 ?8 k8 i; i的导线附近，线圈中将产生感应电动势。感应电动势.
与线圈至导线的距离成反比。但是由于感应电动势信
8 v9 x1 N( A2 Z号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。由于感应
; R  v& ^, C( y0 F1 l7 g电动势信号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。
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在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理中心，又是控制中心，是最关键的器件。