专业综合训练说明书

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1、燕山大学专业综合训练说明书目录1.前言22.控制方案22.1供电电源方案的选择32.2电动机的选择42.3电动机驱动方案42.4舵机52.5无线通讯63.运动总体规划64.流程框图及程序设计74.1流程框图74.2舵机控制流程图84.3程序源代码85.调试结果及问题分析86.项目感言97.参考文献10附录1118燕山大学专业综合训练说明书智能车及多关节机器人系统的编程及控制实现胡浩松李齐刘冠娇张伟民（燕山大学机械工程学院）摘要：该说明书主要是对智能车表演的整体设计思路、硬件与软件设计作简要的介绍和说明。本次表演由4辆智能车

2、共同完成，我们组的智能车扮演寓言故事“龟兔赛跑”中乌龟角色，实现了划拳、起跑慢半拍、叫醒兔子、拉开对联、手舞足蹈等动作。在完成项目过程中，我们进一步熟悉机电专业项目的实施过程，培养了创新能力，动手能力以及团队合作能力。1.前言当今机器人技术发展如火如荼，其应用已涉及包括国防等众多领域，工业自动化，神五、神六升天，无人探月飞船……无不得益于机器人技术的飞速发展。从某种意义上说，机器人技术水平反映着一个国家的综合技术实力的高低，智能小车应该说是最基本的智能机器人雏形，智能小车控制系统的研制将有助于推动智能机器人控制系统的发展，

3、同时为智能机器人的研制提供更有利的手段。智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统。它集中地运用了计算机、传感器、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术—是典型的高新技术综合体。本次毕设的自动往返电动小汽车就是这种综合体的一种尝试。小车以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号和运动。运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动行驶、停止、转弯、机械臂运动等功能。本次专业综合训练是继《机电一体化系统设计》、《单片机原理及应用》和《机器人技术基础》课程学习和二级项目之后的又一个大手笔。

4、通过该次专业综合训练，使我们在掌握机电一体化系统的理论基础上，结合单片机微处理系统及机器人系统深入了解并掌握智能车机器人的设计知识。该项目运用了机械系统、微电子系统、传感检测系统、控制系统组成的工作原理和系统集成的方法，旨在提高我们的综合应用能力及专业技术素质。我们深知机械学院对学生的良苦用心，我们也好好把握住了这次提高专业技能水平的机会，锻炼了自己的攻坚能力。即将毕业，我们会用我们过硬的本领为机械工程学院，为燕山大学争光，请老师们拭目以待吧。2.控制方案本次设计谨遵“单片机最小系统原理”，以AT89S52为核心，外围加以

5、无线通信模块、电源模块、直流电机驱动模块、舵机驱动模块，如图2-1所示。下面就具体方案做详细介绍。18燕山大学专业综合训练说明书AT89S52电源模块电机驱动模块舵机驱动模块串口通信模块图2-1智能车模块联系图2.1供电电源方案的选择方案一：采用两个电源供电。将电动机驱动电源与单片机以及其周电路电源完全隔离，利用光电耦合器传输信号。方案二：采用单一电源供电。电源直接给电动机供电。采用两个电源供电这样可以使电动机驱动产生的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性，但是多一组电池增大了车身重量，增大了小车的惯性。而采用单一电源供电，因

6、电动机启动瞬间电流较大，会造成电源电压波动，因而控制与检测部分电路通过集成稳压块供电，其供电电路比较简单。经讨论与综合考虑最后选择方案二。本次设计是通过变压器用220V供电。单片机系统各部分所需电压不同，板子需要5V，舵机驱动要6V，直流电机驱动要12V，所以需要78系列三端集成稳压器。电源模块的电气原理图如图2-2所示。图2-2电源模块18燕山大学专业综合训练说明书2.2电动机的选择方案一：直流电机。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动

7、和反转；能满足各种不同的特殊运行要求。方案二：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，如果负荷不超过步进电机的动态转矩值，就能够立即驶步进电机启动或者反转。另一个显著特点就是转换精度高，正反转控制灵活。方案三：伺服电机。因其闭环控制方式，精度是很其他电机不可比拟的。下表是对上述三种电机的比较表2-1三种电机性能比较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本次设计中电机要为小车提供动力，同时完

8、成及时起停，正反转，小范围调速，而小车有一定载重，综上所述，决定采用直流电机。2.3电动机驱动方案方案一：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，四个