论文-AVR与虚拟仪器

1、课程设计作作品：自动动循迹测距距机器人李少鹏 于于青 李世世杰一、系统设设计目的及及用途： 在某些情况况下，对某某些路径的的测量无法法用一般的的工具实现现。比如，不不规则的曲曲线路径，或或者高低起起伏的路面面，都不能能用普通的的测距工具具轻易实现现。在这种种情况下，我我们便可以以使用轮式式机器人来来沿着待测测的轨迹行行走，同时时实时地记记录所走的的路程。这这样就可以以测量曲线线的长度。二、系统设设计思想：作为可移动动式机器人人，我们的的作品对功功耗和移动动性能要求求较高。作作为测量工工具，它又又对准确性性要求较高高。所以，无无论是硬件件的选择，还还是软件的的设计都以以精确、节节能和节约约为核心

2、准准则。三、系统设设计功能原原理:1、 循迹迹的原理：本项目使用用黑白反衬衬底面和红红外探测法法，即利用用红外线在在不同颜色色的物体表表面具有不不同的反射射性质的特特点，在小小车行驶过过程中不断断地向地面面发射红外外光，当红红外光遇到到白色纸质质地板时发发生漫反射射，反射光光被装在小小车上的接接收管接收收；如果遇遇到黑线则则红外光被被吸收，小小车上的接接收管接收收不到红外外光。单片片机就是否否收到反射射回来的红红外光为依依据来确定定黑线的位位置和小车车的行走路路线。红外外探测器探探测距离有有限，一般般最大不应应超过3ccm。2、模块选选择方案：自动循迹测测距机器人人主要由六六个模块构构成：车体

3、体框架、电电源、主控控模块、逻逻辑模块、探测模块块、电机驱驱动模块组组成。 各各模块分述述如下：A、车体框框架：在设计车体体框架时，我我们有两套套起始方案案，自己制制作和直接接购买玩具具电动车。方案一: 自己制制作轮式底底盘。使用用两普通电电机作驱动动，万向轮轮改变方向向，框架用用废旧铁片片焊接。但但这样不但但制作复杂杂、单个电电机很难买买到，而且且质量较差差且不够美美观。方案案二: 购购买成品底底盘。这种种方案花费费较大，但但节省时间间和精力，质质量有保障障。所以，我我们选择后后者。B、电源：由于机器人人对机动性性的要求较较高，我们们选择四节节普通干电电池作电源源。因为它它资源广泛泛，成本较

4、较低，而且且我们的机机器人功耗耗较小,megaa16、光光电开关、小车电机机对于供电电电压要求求并不苛刻刻，完全可可以用干电电池供电。C、主控模模块：本项目使用用统一配置置的Megga16芯芯片作为主主控模块的的核心。MMega116是高性性能、低功功耗的8位位AVR微微处理器，具具有先进的的RISCC结构，内内部集成两两个具有独独立预分频频器和比较较器功能的的8位定时时器/计数数器和一个个具有预分分频器、比比较功能和和捕捉功能能的16位位定时器/计数器。可通过JJTAG对对MCU进进行程序烧烧写及仿真真。内置晶晶振，使用用方便。D、逻辑模模块：示意图如下下：E、探测模模块：方案一：使使用视频

5、采采集处理装装置进行探探测使用CCDD实时采集集小车前进进路线上的的图像并进进行实时传传输及处理理，这是最最精确的轨轨迹信息采采集方案，可可以对轨迹迹进行精确确定位和测测距。但是是使用视频频采集会大大大增加小小车成本和和设计开发发难度，而而且考虑到到我们小车车行进转弯弯的精确度度并未达到到视频处理理的精度，因因而使用视视频采集在在实际应用用中是个很很大的浪费费，所以我我们放弃了了这一方案案。方案二：使使用光电对对管探测光电对管价价格低廉，性性能稳定，探探测距离一一般不超过过3cm。我们采用用普通直流流电机作为为原动力，车子速度不大，停止时惯性滑动的距离小，可以达到预定的精度，因此我们选择此方案

6、。示意图如下下：F、电机驱驱动模块：方案一：使使用分立元元件搭建电电机驱动电电路使用分立元元件搭建电电机驱动电电路造价低低廉，在大大规模生产产中使用广广泛。制作作过程中，老老师曾建议议我们使用用此方案，但我们考虑到分立元件H桥电路工作性能不够稳定，较易出现硬件上的故障，而且组装成本也很高，故我们放弃了这一方案。方案二：使使用L2998N芯片片驱动电机机L298NN是一个具具有高电压压大电流的的全桥驱动动芯片，输输出电压最最高可达550V，可可以直接通通过电源来来调节输出出电压；可可以直接用用单片机的的IO口提提供信号，而而且带有使使能端，方方便PWMM调速，电电路简单，性性能稳定，使使用比较方

7、方便。L2298N芯芯片可以驱驱动两个二二相电机，也也可以驱动动一个四相相电机，正正好符合我我们小车两两个二相电电机的驱动动要求，价价格也比较较合理。控制示意图图如下：最终方案如如下：使用干电池池组对系统统供电，成成品电动车车作为底座座，采用MMega116L作为为主控芯片片，用光电电开关进行行障碍物探探测，使用用L2988N驱动直直流电机。逻辑关系系处理使用用74L系列芯片片完成。系统电路图图：四、所用全全部硬件资资源： 增强版版ATMeega 116L开发发板（进行行程序的初初步调试） 简版JJTAG仿仿真器（程程序的下载载和仿真） 圆梦小车底盘,电电动车小马马达2个，码码盘采样器器两个，

8、电电容两个 光电开关关3只 Megga 166L单片机机1片 L2998N电机机驱动芯片片、散热片片各1片 74LSS10芯片片1片 41488二极管88只 万用板2块 5.1KK电阻8只，1500电阻5只只，滑动变变阻器5只只 LEDD四位七段段数码管11个 40引引脚底座11只，144引脚底座座2只电池盒2只 干电池8节 列装排线线、插针等等五、软件资资源：循迹工作流流程：测距工作流流程：五、系统功功能及指标标参数测试试1、系统实实现功能：沿着预定轨轨迹行进：测量并显显示所走路路径的路程程。2、系统主主要参数测测试：给光电对管管供电，让让其在带有有黑色轨迹迹的白色地地板上运行行，自动寻寻迹，在轨轨迹的末端端自动停止止。并开始始显示所测测距离，测测距过程在在运行过程程中完成。六、参考资资料：1. HYPERLINK ；2.AVVR单片机机嵌入式系系统原理与与应用实践践，马潮潮 编著，北北京航空航航天大学出出版社；3.AVVR单片机机C语言开开发入门指指导，沈沈文、Eaagle Lee、詹卫前 编著，清清华大学出出版社；4.红外外反射式传传感器在