水下仿鱼机器人的控制电路设计

1、水下仿鱼机器人的控制电路设计与实现,仿鱼机器人的优点与应用,仿鱼机器人具有启动速度快、转弯半径小、推进效率高和环境噪声低等优点 。 仿鱼机器人在海洋环境检测、海底勘探、海洋救捞、军事侦察等方面都有广泛应用。,仿鱼机器人控制系统设计基础介绍,仿鱼机器人的机械结构设计 仿鱼机器人的头部由红外传感器,控制电路板,电源,沉浮机构组成,鱼身主要由 舵机电路组成，鱼尾是水下推进装置。图1为仿鱼机器人的结构原理框图。,图1仿鱼机器人的结构原理框图,嵌入式控制芯片的选择,在本设计中，控制芯片选用的是单片机PIC18F4550，选取PIC18F4550单片机的一个关键特性在于它配备了32 KB自编程增强型闪存，

2、使得设计人员可以通过USB端口对最终应用进行现场升级。,仿鱼机器人控制系统设计,如图2所示，仿鱼机器人的控制电路由单片机电路；电源；红外测距传感器；舵机控制电路；直流电机的双向运动控制电路； ICSP程序下载电路构成。,图2仿鱼机器人的控制电路图,单片机的外围电路,单片机的外围电路主要由单片机复位电路和单片机晶振电路组成。仿鱼机器人的单片机外围电路如图3所示。,图3单片机外围电路,电源模块,如图4和图5所示，它们是仿鱼机器人的电源电路。仿鱼机器人采用LM2940作为电源的稳压器,图4MCU供电,图5红外和接近开关供电,在电源电路中C1，C2，C3，C4分别有旁路、去藕、滤波和储能的作用。,红外

3、测距传感器模块,本课题所选用的红外测距传感器电路如图6所示,图6红外测距传感器,红外测距原理是红外发光二极管发射红外线光束，当红外光束遇到前方的障碍物时，一部分光束反射回来，反射到传感器的一部分光束经过透镜聚焦到透镜后面的电荷耦合器件上，根据红外光线在电荷耦合器件上聚焦的位置即可知道光线的反射角，从而可得到障碍物的距离。图7为仿鱼机器人所选的红外传感器,图7红外传感器GP2D12,舵机控制电路,仿鱼机器人的控制实际上就是每个关节的角度控制。仿鱼机器人的每个关节都采用Futaba9206舵机。其电路如图8所示 。 舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。,图8舵机控制电路,

4、直流电机的双向运动控制电路,仿鱼机器人所选择的电机是直流减速电机，图9是仿鱼机器人的丝杠电机驱动电路。选用的是L298N作为其电机驱动芯片。,图9丝杠电机驱动电路,ICSP程序下载电路,ICSP使用起来极为方便，如图10所示，应用ICSP进行烧写，只需要使用芯片上的5个脚就可以，其中包括VDD VCC，这两个电源一定要供上。对FLASH进行烧写，当然需要高一点的电压。随后就是输入的数据和时钟两个脚。一般是RB6和RB7两个脚。,图10ICSP程序下载电路,总结与展望,本文首先介绍了仿鱼机器人控制系统设计，包括仿鱼机器人的机械结构设计，控制芯片单片机PIC18F4550。然后重点介绍了仿鱼机器人的控制电路设计，包括电源电路；红外测距传感器电路；舵机控制电路；直流电机的双向运动控制电路； ICSP程序下载电路。仿鱼机器人的研究对人类的生活和发展都具有很重要的作用。 课题的第一步是熟悉并掌握电路设计软件Protel Altium Designe