智能车及灌篮机器人系统的设计与制作

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1、燕山大学智能车及灌篮机器人系统的设计与制作姓名：张振德、赵相辉、林磊、李君梁课题组的分工或贡献：张振德（30%）赵相辉（30%）林磊（30%）李君梁（10%）课程名称：机电一体体化系统设计指导教师：赵永生、王洪波、赵铁石、李艳文、姚建涛、赵延治、张庆玲、唐艳华、王志军、史小华、陈子明2010年10月燕山大学智能车及灌篮机器人系统的设计与制作姓名：张振德、赵相辉、林磊、李君梁课题组的分工或贡献：张振德（30%）赵相辉（30%）林磊（30%）李君梁（10%）课程名称：单片机原理及应用指导教师：赵永生、王洪波、赵铁石、李艳文、姚建涛、赵延治、张庆玲、唐艳华、王

2、志军、史小华、陈子明2010年10月燕山大学目录1.摘要2.前言3.方案论证3.1电动机的选择3.2电动机驱动方案的选择3.3供电电源方案的选择3.4路面情况检测方案的选择3.5路程检测方案的选择3.6障碍物探测方案的选择4硬件设计4.1硬件的系统框图4.2各单元的硬件设计4.2.1驱动电路4.2.1.1电源的电路设计4.2.1.2电机驱动电路的设计与实现4.2.2路面黑线检测设计与实现4.2.2.1黑白线传感器电路图4.2.3车轮减速与路程计算4.2.4壁障检测和处理4.2.5数码管的显示4.2.6总的电路图5软件设计5.1程序框图5.1.1速度显示程

3、序框图5.1.2循迹和壁障程序框图5.2程序源代码6具体测试情况6.1项目测试与要求6.2测试结果7结论8主要参考文献燕山大学1摘要本课程研究项目的实施，使学生在掌握机电一体化系统课程的基础上，结合单片机微机处理系统和机器人技术深入了解并掌握机电一体化系统的全部知识。报告主要包括：各功能单元的详细论证、硬件系统的设计、软件的设计、具体的测试要求和结果、研究项目的收获和心得体会。2前言项目报告的目的是对项目过程的总结，并体现项目的成果。机电专业作为我校CDIO的示范的主要专业。这次的项目以培养工程毕业生的能力为目的，按照CDIO理念对即将毕业的2011级机

4、电专业学生的一次良好的锻炼。机电一体化所覆盖的领域有机械系统，微电子系统，传感测试系统，控制系统等。此次项目使我们深入了解了机电一体化系统。在机械工程中机械电子工程是机械工程与自动化的一种，也是最有前途的一种方向。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。此次研究报告在于说明研究项目的进展过程和学生在这次项目中的知识的运用。是对项目的一个叙述。这次项目是大学所学课程的一个综合运用。使学生掌握机电专业的相关知识。在项目中，通过熟练的运用所学的知识，达到以下的主要目的：掌握

5、智能自动车及灌篮机器人的结构、控制电子元器件的组成及其工作原理、掌握传感检测系统的设计方法、掌握常用常用传感器的原理和使用方法、掌握基本电路的原理图和连线图、掌握编程软件的使用、仿真调试以及单片机程序的烧写、掌握常用电机的选择及系统搭接的方法、掌握机器人设计和控制方法、掌握机电一体化的系统设计、制作和调试方法。项目每四人为一组，相互协调完成所要研究的内容。预期的结果是小组成员通过对小车的设计和调试达到所学知识的熟练运用。驱动电路可以实现电机的正反转和脉宽调速，可以实现原地旋转360。轨迹检测模块利用色差实现循迹功能。利用壁障传感器来实现走迷宫功能。采用串

6、入并出芯片HC595扩展数码管显示功能，可以充分利用单片机内部资源来显示时钟、行驶距离、行驶速度、障碍物远近等功能。速度检测模块可以根据控制精度需要来选择和安装光电编码盘或霍尔传感器。同时锻炼小组人员的团队合作能力。只有在项目中分工明确，有条不紊才能使项目顺利的完成。图1燕山大学3方案论证3.1电动机的选择方案一：采用步进电机，步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力。另一个显著特点是转换精度高，正传反转控制灵活。方案二：采用普通直流电动机。直流电动机具有优良的调速特性，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，还能满足各种不同的特殊运行要求。方案三：采用伺服

7、电机。因其闭环控制方式，精度是很其他电机不可比拟的。电机名称成本起动转矩精度调速方式编程任务量直流电机低大较高改变电枢电压或者改变磁通一般步进电机中小高通过加入延时程序任务较重伺服电机高较大高通过改变脉冲频率一般经小组讨论及结合各种资料的论证，我们决定使用直流电动机，直流电动结构原理简单，调速方便，体积也能做的较小，功率也较小。3.2电动机驱动方案的选择方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达调速的目的。方案二：采用继电器对电动机的开与关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对小车的速度进行调整。方案三：采用四个大功率晶体管组成H桥电路，四

8、个大功率晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制使之工作在开关状态，进而控制