基于遥控机器人的研究与设计毕业设计论文

基于遥控机器人的研究与设计毕业设计论文内容摘要：

路，可以制成超声波仪器和装置。 11 超声波传感器的材料主要为压电晶体，压电材料组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波； 同时它接收到超声波时也能转变成电能，故它分为发送器和接收器。 超声波传感器有透射型、反射型两种类型。 超声波系统测量距离较远，且环境适应能力较强，因此选用超声波传感器作为障碍物检测系统。 将超声波传感器布置在车体前端，用于规避正前 方的障碍物，为电动小车躲避障碍物提供安全规避参数。 超声波换能器是超声波传感器的核心部件，换能器按工作介质分为气相、液相和固相换能器；按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束换能器；按其工作频率分为 38KHZ， 40KHZ 等不同等级。 超声波探测器的测距常用两种方法：强度法和反射时间法。 强度法是利用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远反射信号越弱，根据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的直接耦合 信号很难消除，在放大器增益较高时这一耦合信号就可使放大器饱和从而使 整套系统失效。 由于直接耦合信号的影响，强度法测距只适合较短距离且精度要求不高的场合。 反射时间法师利用检测声波发出和接收到被测物反射回波德时间差来测量距离，对于距离较短和要求不高的场合可认为空气中的声速为常数，通过测量回波时间 T，利用公式 S= 测量距离。 其中， S 为被测距离、V 为空气中声速， T 为回波时间。 这种方法不受声波强度的影响，直接耦合信号的影响也可以通过设置时间门限加以克服，因此这种方法非常适合较远距离的测距。 如果对声速进行温度修订，其精度还可以进一步提高。 对比两种方案， 超声波障碍检测较红外线 障碍检测有更强的抗干扰性能，因此我们选择超声波进行障碍检测。 根据实际要求，这里选用气相、窄波束、 40KHZ的超声波换能器。 且由于小车避障时不须在很远处发现障碍物，且强度法较易实现，故选用超声波强度法进行避障。 167。 语音系统 这里的语音系统主要实现报警等简单的发声功能，因此采用蜂鸣器作为发声器件。 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、报警器、电子玩具等电子产品作为发声器件。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 压电式蜂鸣 器主要是由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器和共鸣箱、外壳等组成。 有的压电式蜂鸣器的外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体光和集成电路组成。 当接通电源后，多谐振荡器起振，输出 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片 及外壳组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 震动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的震动发声。 蜂鸣器在电路中常用字母“ H” 或“ HA”表示。 12 167。 显示系统 显示系统主要实现对 接收的遥控命令以及检测系统的报警信息进行显示。 本课题采用小型的字符型液晶显示器作为显示输出。 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等诸多优点。 在微型仪表及低功耗应用系统中的应用越来越广泛。 显示系统采用的字符型液晶模块是一种用 5x7 点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为 1 行 16 个字， 2 行 16 个字， 2 行 20 个字等，这里 采用 常用的 2 行 16 个字的 DM162 液晶模块。 DM162 液晶模块内部的字符发生储存器已经储存了 160 个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，例如大 写的“ A”的代码是 0100 0001（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，就能看到“ A”。 下面简单介绍 DM162 液晶模块内部的控制器的 11 条控制指令（它牵涉到后面程序编制） ,它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令程序来实现的。 ● 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。 ● 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 ● 指令 3:光标和显示模式设置。 ● 指令 4：显示开光控制。 ● 指令 5：光标或显示移位。 ● 指令 6：功能设置命令。 ● 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 ● 指令 8： DDRAM 地址设置。 ● 指令 9：读忙信号和光标地址。 ● 指令 10：写数据。 ● 指令 11：读数据。 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，否则此指令失效。 167。 遥控系统 红外遥控式目前使用最广发的一种遥控手段。 由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。 因此目前广泛应用于各种电器设备中。 在工业中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下、采用红外遥控不仅安全可靠还能有效的隔离电气干扰。 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编 /解码 专用集成电路芯片来进行控制操作。 发射部分包括键盘矩阵、编码调制、 LED 红外发送器。 接收部分包括光、电转换放大器、解码、解调电路。 这里采用 HT6221 专用芯片。 遥控器将不同的按键编成不同的遥控编码，当发射器的按键按下后，发射器即发射一遥控码，遥控码所具有的特征有： 13 采用脉宽调制的串行码：以脉宽为 ,间隔 、周期为 的组合表示二进制 0；以脉宽为 、隔 、周期为 的组合表示二进制 1；其波形如图 所示 ： 图 脉宽调制串行码的 0/1 表示 上述的 0， 1 组成的 32 位二进制码（ 4 字节）经 38kHZ 的载频进行二次调制以提高发射效率，然后通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。 HT6221 产生的遥控编码是连续的 32 位二进制码组，其中 16 位为用户识别码，能区别不同的电气设备，防止不同机种遥控码互相干扰。 该芯片的用户识别码固定为 16 进制 01H； 后 16 位为 8 位操作码（功能码）及其反码。 遥控器按下后，周期性的发出同一种 32 位二进制码，周期约为 108ms。 一组码本身的持续时间随它包含的二进制 0， 1 的个数不同而不同，大约在 4563ms之间。 接收解调部分采用 1838 红外集成接收头。 它将红外接收器和放大电路集成在一体，具有体积小、密封性好、灵敏度高、价格低廉等特点。 它仅有的三只管脚，分别是电源的正极、电源的负极以及信号输出端，其工作电压在 5V 左右。 只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器。 它的主要功能有放大、选频和解调，要求输入信号是 已经被解调的信号。 经过它的接收放大和解调会在 输出端直接输出原始的信号，而且灵敏度和抗干扰性都非常好。 167。 .“看门狗”设计 PC 受到干扰而失控，引起程序乱飞，可能使程序陷入“死循环”。 指令技术、软件陷阱技术不能使失控的程序摆脱“死循环”，这时系统就会瘫痪。 如果操作者在场，就可以按下人工复位按钮，强制系统复位。 但操作者不可能一直监视着系统，所以采用了“看门狗”技术，“看门狗”技术就是不断监视程序循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设置时间，则认为系统进入“死循环”， 14 然后强迫程序返回到 0000H 入口， 在 0000H 处安排一段出错处理程序，使系统运行正常。 “看门狗”技术可由硬件实现也可以由软件实现，在这里用硬件来实现。 实现硬件“看门狗”电路的方案主要有以下几种： ● 采用微处理器监控器。 ● 采用 74LS123 单稳态电路来实现“看门狗”。 ● 采用内带震荡器的计数芯片。 本设计采用第 3 种方案实现“看门狗”电路。 第三章 硬件设计 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两个部分的内容；一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 ROM、 RAM、 I/O 口、定时 /计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在单片外进行扩展， 选着适当的芯片，设计相应的电路。 二是系统外设，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、 A/D、 D/A 转换器以及各种驱动电路等，要设计合适的接口电路。 存储器 ROM 我们这里采用 串行 EEPROM 是可在线擦出和写入的存储器，他有体积小、接口简单、数据保存可靠等特点。 我们这里选用 AT24C02 的 EEPROM 芯片，可以存储 2KB 的数据，其操作方式与通用的 12C 器件相同。 硬件连接原理图如 图 所示： 图 串行 EEPROM 硬件连接原理图 存储器 RAM 我们这里采用了 SDRAM， 他是 同步动态随机存取存储器利用了爆发模式的概念，大大提升了性能。 这种模式在读取数据时首先锁定一个记忆行，然后迅速扫过各记忆列，与此同时读取列上的位元数据。 之所以有这种设计思想，是因为多数时候 CPU 请求的数据在内存中的位置是相邻的。 SDRAM 比 EDO RAM 快 5%左右，已成为当今台式机内存中应用最广的一种。 向二级缓存的最高传输速率约为 528MB 每秒 ， SDRAM 存储器 接口电路图 如图 所示 ： 15 图 SDRAM 存储器 接口电路图： AD 转换器 AD 转换器，这里我们选用了 ADC0809。 ADC0809 采用双列直插式封装 ,共有 28 条引脚，各管脚的功能分四组简述如下： 模拟信号输入 IN0～ IN7： IN0IN7 为八路模拟电压输 入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流 进行 A/D 转换。 地址输入和控制线 ：地址输入和控制线共 4 条，其中 ADDA、。