Контроллер управления роботизированной платформой на радио канале - Курсовая работа

Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия и многократно сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества. За последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости, что микроконтроллерам , видимо нет разумной альтернативной базы для построения управляющих и регулирующих систем. Предназначен для определения нахождения платформы на линии. Предназначен для определения нахождения платформы на линии.МК ATMEGA8 имеет следующие отличительные особенности: - 8ми-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением RISC архитектура, 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл - 32 8ми-разрядных рабочих регистра общего назначения. Полностью статическая работа Приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГЦ) производительность - Энергонезависимая память программ и данных - 8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash) - Обеспечен режим одновременного чтения/записи 512 байт EEPROM - 1 Кбайт встроенной SRAM Встроенная периферия Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения Счетчик реального времени с отдельным генератором 6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP) 4 канала с 10-разрядной точностью 2 канала с 8-разрядной точностью Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс Программируемый последовательный USART Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый) Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором Встроенный аналоговый компаратор Специальные микроконтроллерные функции Встроенный калиброванный RC-генератор Внутренние и внешние источники прерываний Выводы I/O и корпуса 23 программируемые линии ввода/вывода 28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF Как видно из приведенных технических характеристик контроллер имеет высокую производительность достаточную программную память и порты.1) Принцип работы датчика границы основан на свойстве поверхностей по-разному отражать падающий на них свет. Улавливая отраженный свет, мы определяем тип поверхности, находящейся под датчиком. Светодиод и фототранзистор направлены в сторону исследуемой поверхности. Расстояние до поверхности зависит от силы свечения светодиода и чувствительности фототранзистора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.После чего включить питание и нажать кнопку “START/PAUSE”, в результате этого на дисплее появиться надпись “ACTIVE”. После запуска, при помощи датчиков, робот начнет движение по линии. При срабатывании левого датчика линии робот повернет направо. При Т-образной развилке или конце линии, срабатывают два датчика, в результате чего робот отъезжает назад и осуществляет поворот. Для остановки робота нужно нажать на клавишу “START/PAUSE”, после этого на дисплее появиться надпись “PAUSE”, пройденный путь и время движения.В качестве обработчиков прерываний использованы только таймер 0 и обработчик прерывания последовательного порта позволяющего принимать команды от компьютера и отправлять ответную информацию в автоматическом режиме. По таймеру выполняются основные функции программы, отвечающие за ориентацию платформы относительно линии и управление движением шаговых двигателей. Обработчик прерывания таймера0 interrupt1. Если не пауза и если остаток от деления равен нулю, т.е. совершается полный оборот за одну секунду, то высчитывается пройденный путь и определение направления движения шаговых двигателей. При определении направления движения шаговых двигателей, в зависимости от того как срабатывают датчики линии, осуществляется конфигурация направления движения колес.В ходе курсовой работы был разработан контроллер управления роботизированной платформой, управление которого осуществляется по радио каналу.#ifdef MONITOR51 // Debugging with Monitor-51 needs unsigned char timer_tick,sec,min, hour,des; // Tiket time unsigned char tikd1,tikd2; // Pozic uprav bit dvig unsigned char napr; // front=0, back=1, left=2, right=3 unsigned char dlin; // dlina puti unsigned char tiksend; // tik send UART int put; // proiden rastoainie front bit nd1,nd2,pausa,fdl; // flags dvig front=1 back=0 unsigned char send[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};// otsil dann-h - proiden put, time. unsigned char lcddate1[]; const unsigned char lcd1[] = {0x50,0x41,0x55,0x53,0x41 }

Оглавление

Техническое задание

Введение

1.Разработка функциональной схемы

2.Разработка принципиальной схемы

2.1 Выбор управляющего микроконтроллера

2.2 Выбор электронных элементов

3. Разработка программы управления

3.1 Описание общего алгоритма функционирования

3.2 Описание алгоритма и основных модулей программы

Заключение

Литература

Приложения

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия и многократно сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества.

За последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. ОМК представляет собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС, и включающие в себя все составные части «голой» МИКРОЭВМ: микропроцессор, память программы, память данных, также программированные интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости, что микроконтроллерам , видимо нет разумной альтернативной базы для построения управляющих и регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно ОМК.

1. Функциональная схема

Системы управления роботизированной платформы

Рис.1.1 Функциональная схема управляющего контроллера.

Блоки датчиков: ДЛ1 - левый датчик линии. Предназначен для определения нахождения платформы на линии.

ДЛ2 - правый датчик линии. Предназначен для определения нахождения платформы на линии.

ДП1 - датчик препятствия 1. Предназначен для определения препятствия.

ДП2 - датчик препятствия 2. Предназначен для определения препятствия.

Блок клавиатуры - клавиатура предназначена для управления устройством. Нажатая клавиша обрабатывается микроконтроллером , который выполняет необходимые действия. Клавиатура состоит из 4 кнопок: «START/PAUSE», «SET», « », «-». Кнопка «START/ PAUSE» приводит роботизированную платформу в движение, либо останавливает ее . Кнопка «Set» позволяет изменить траекторию движения платформы. Кнопка « » и «-» позволяет изменить траекторию движения платформы.

ЖКИ - дисплей - для отображения текстовой и цифровой информации на плату контроллера устанавливается активный ЖКИ - дисплей, имеющий две строки.

БУД1 - блок управления двигателем 1.

БУД2 - блок управления двигателем 2.

БРС - блок радио связи. Предназначен для ручного управления роботизированной платформой

2. Описание принципиальной схемы

Принципиальная схема состоит из следующих компонентов.

Входные датчики, обеспечивают позиционное обнаружение препятствий. Для позиционирования робота, используется специальная разметка - белая линия, указывающая траекторию движения. Отслеживание линии производится двумя датчиками, в которых светоизлучающие диоды VD1 и VD3 с различной интенсивностью отражаются на обычном полу и белой линии. Белая линия по своим свойствам сильнее отражает свет. Отраженный свет, попадая на фотодиод, открывает его до определенного уровня. Уровень срабатывания настраивается резистивными элементами на входе элемента И-НЕ и устанавливаются для самой бледной линии (для самой загрязненной).Логические элементы работают по схеме компараторов в определенном уровне сигнала, который поступает со светодиода. Второй элемент И-НЕ служит буфером и конвертором, который обеспечивает преобразование логики. Т.о. в первом датчике используются два элемента микросхемы DD1 (К561ЛА7).

Для датчика бампера можно использовать аналогичное решение, но можно и более простое - герконы, замыкающиеся при приближении бампера к платформе в момент столкновения с препятствием. Бампер подвешен к центру и по краям платформы. Если срабатывает левый или правый, то препятствие сбоку. Если оба, то препятствие находится впереди. После столкновения, управляющий МК должен определить траекторию обхода и возврата на белую линию, т.е. траекторию обхода препятствия.

Для осуществления движения робота по определенной траектории, используется соответствующее манипулирование шаговыми двигателями. Для этого используются стандартный драйвер, ранее установленный и управляемый внутренним контроллером.

В ходе курсовой работы был разработан контроллер управления роботизированной платформой, управление которого осуществляется по радио каналу. В качестве исполнительных устройств используются два шаговых двигателя, что также позволяет отследить пройденный путь и четко позиционироваться в пространстве.