基于简单路径规划的避障轮式移动机器人系统new

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1、基于简单路径规划的避障轮式移动机器人系统——直流电动机驱动子系统设计1.系统概述本设计的目的是设计一种基于简单路径规划的避障轮式移动机器人，完成在简单环境下的避障跟踪任务。通过超声测距系统，测量小车与障碍物之间的距离。小车由两个直流电机分别对两轮进行驱动；同时，通过电子罗盘系统，通过主控单片机的控制，进行姿态调整；通过光电测速系统测量小车行进速度，并反馈给主控单片机，从而实时改变小车速度。2.设计方案本设计的移动机器人按照其功能可分为四个子系统（图1）：直流电动机驱动子系统、电子罗盘子系统、光电测速子系统和超声测距子系统。其中，直流电动机驱动子系

2、统采用集成电路驱动器L293D控制机器人左右两个直流电动机，电动机可以正转也可以反转，L293D的使能信号和方向控制信号由型号为AT89C52的51系列单片机的并行I/O口使能或驱动。电机的调速采用脉宽调制(PWM)方式进行，PWM信号时序由单片机定时器（可用T0、T1和T2）产生。电子罗盘子系统选用电子罗盘、电子指南针相关检测地磁的数字罗盘芯片，提取地磁偏转信号，经A/D转换或其它变换转换为二轴地磁偏角数字量采用串行传输方式传送给主控单片机。光电测速子系统选用红外对管并配合安装于车轮上的光电码盘检测车轮转动的角位移，并与单片机定时器配合计算出机

3、器人小车移动的线速度和加速度，并将其传送给主控单片机。超声测距子系统选用超声换能装置，并采用带锁相环的音频译码集成芯片LM567，将小车距离障碍物的距离检测出来，并将其传送给主控单片机。避障轮式移动机器人超声测距子系统光电测速子系统电子罗盘子系统直流电机驱动子系统图1.系统结构8由于移动机器人系统设计比较复杂，软硬件任务结合紧密，必须综合考虑软硬件资源，合理分配整个设计过程。下图2说明了整个系统的设计工作流程。图2.系统设计工作流程这里，我选取直流电机驱动子系统作为详细设计部分。3.直流电机驱动子系统的详细设计3.1硬件选择3.1.1AT89C5

4、2单片机是整个小车系统的核心，控制所有模块，本系统采用型号为AT89C52（图3）的51系列单片机。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。其主要性能参数：8·与MCS-51产品指令和引脚完

5、全兼容；·8k字节可重擦写Flash闪速存储器；·1000次擦写周期；·全静态操作：0Hz-24MHz；·三级加密程序存储器；·256×8字节内部RAM；·32个可编程I/O口线；·3个16位定时/计数器；·8个中断源；·可编程串行UART通道；·低功耗空闲和掉电模式.AT89C52提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方

6、式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。图3AT89C52引脚排列图3.1.2L293D本设计采用的是双轮差速控制方式，每个车轮分别由一个直流电机单独控制，移动机器人的速度和转向的控制主要是通过对这两个电机的控制来实现的。我们8采用集成电路驱动器L293D控制机器人左右两个直流电动机。L293D是美国德州仪器生产的一款电机控制器件,该器件具有4个大电流半H驱动结构,这种结构可以在4.5V～36V电压的下提供高达600mA的电

7、流。该器件主要用于驱动感性负载,如继电器、螺线管、直流或者双极性步进电机等。L293D具有如下特性：·每个电机可提供高达600mA的驱动电流；·每个驱动提供高达1.2A的脉冲电流；·宽电压范围4.5V~36V；·隔离的逻辑电平电源；·热耗少；·内部ESD保护；·抗噪性能好.L293D的引脚排列如图4所示图4.L293D引脚排列图引脚2、7、10、15为控制信号输入端，用于控制电机的工作状态。而引脚3、6、11、14为电机控制输出端，用于直接控制电机的动作。该器件的所有输入与TTL兼容，其输出采用达林顿晶体管接收器和伪达林顿源构成的“图腾柱”驱动电

8、路。电机驱动使能由引脚1控制电机1，引脚9控制电机2。当EN引脚置为高电平，与之相对应的电机就处于使能状态，从而激活电机控制输出。与VS