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2011年第二届机器人电子设计大赛
作品论文
论文名称： 2011年第二届机器人电子设计大赛
院系全称： 电气工程学院
申报者姓名： 崔振男
（集体名称）： 傲视群雄
2011年第二届机器人电子设计大赛论文
目录
第一章 前言 .................................................................................................................... 2 第二章 设计分析 ............................................................................................................. 4
2.1分析要求 ............................................................................................................. 4 2.2 总体分析 ............................................................................................................ 4 第三章 硬件设计 ............................................................................................................. 6
3.1 小车布局 ............................................................................................................ 6 3.2 显示按键电路设计 .............................................................................................. 8 3.3 测速电路设计 ..................................................................................................... 9 3.4 电机驱动电路设计 .............................................................................................. 9 第四章 调试 .................................................................................................................. 10
1 软件调试 ............................................................................................................. 10 2 硬件调试 ............................................................................................................. 10 设计感言.........................................................................................................................11 参考文献........................................................................................................................ 12 附录（一） .................................................................................................................... 13 附录（二） .................................................................................................................... 14 附录（三） .................................................................................................................... 18
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第一章 前言
论文深入研究了ZigBee网络技术，在考察和比较目前我国矿井生产现状的基础上，得
出了ZigBee技术用于矿井人员管理的可行性与优势。在做了上述调研工作后，提出了基于ZigBee技术和CAN总线技术的矿井人员管理系统的总体方案。
整个系统通过ZigBee网络实现矿井人员的考勤管理和实时定位，通过CAN总线方式将井下ZigBee无线网络采集到的信号强度、人员信息以及环境参数及时地传送到地面监控中心，监控中心对取得的数据进行处理并将井下人员在各个巷道的动态分布以及每个矿工的运轨迹显示在Gls地图上，实现对矿井人员的实时管理。在矿井人员定位时，论文通过对多种定位技术的比较，结合煤矿井下的实际环境和定位要求，选择了基于RSSI的定位技术。 关键词:ZigBee技术;矿井人员管理;人员定位;CAN总线;RSs
Abstract
The paper has depth studied of the ZigBee network technology, in the study and comparison of the current status of China's mine production, based on ZigBee technology for mine obtained the feasibility and advantages of personnel management.In doing the above research work is proposed based on ZigBee technology and CAN mines the overall program technology of personnel management system.
ZigBee networks through the entire system of mine management and real-time attendance officer position, way underground through the CAN bus collected ZigBee wireless network signal strength, personnel information, and environment parameters in a timely manner to send to the ground control center, monitoring center of the data obtainedprocessing and tunnel underground personnel in all the dynamic distribution and transport path for each miner on a map displayed on the Gls achieve real-time management of the mine personnel.Positioning in the mine workers, the paper by comparing a variety of positioning technologies, combined with the actual
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coal mine environment and positioning requirements, select the RSSI-based positioning technology.
Keywords: ZigBee technology; mine personnel management; personnel positioning; CAN bus; RSs
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第二章 设计分析
2.1分析要求
1、基本要求
（1）机器人从起点出发，自动将木箱逐一运送到库房内（允许倒车）。从上电后开始计时。 （2）木箱运送到库房时应逐一排成一列，不能超出挡板。 （3）用秒表记录并显示整个搬运的时间。
设计并制作一个能自动行驶在起始位置与终点库房间的搬运机器人。可用图像、光电、超声波等无线自动导航识别技术，将场地内固定位置的3个木箱搬运至库房内。
搬运场地面积2m*2m，表面为白色，终点库房设与地面垂直的U形挡板，长宽高为20*20*10cm。
分析当前场地为1米2乘以1米的的场地，没有黑色寻际线。场地中有三个不同的木块，要求找到它。我想来想去，只有通过查找电机速度，用速度乘以时间等于路程。
把当前场地分成N个格子，就可以计算出当前不车所在位置，用这种方法就可找找到木块，就可以完成这种推法
2、分析电机测速
我采用U型槽式光电对管，在车轮上安装光电码盘，通过查找码盘回馈脉冲个数，及相关计算来计算当前电机转速。用S=T*V
图2。1 U型槽式光电对管
槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。
输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。
2.2 总体分析
用小车做为可移动的机器人，在上面可以加装对射式光电对管，可以检测当前木块的存在。也可用用查步数的方式来查找木块。我采用后者，用集成STC89C52 单片机做为处理器，用U型槽式光电对管做为测速传感器，用LM298做为电机驱动电路，用动态显示做为显示电路。
考虑到电压，电流的等级及尺寸，外观等因素，可选用集成电机驱动芯片L298。L298
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时双H高电压大电流集成电路，其输出脚用来连接电流检测电阻。Vss接逻辑电路的电源，常用5v,Vs为电机驱动电源。
图2.2 l298
总体方案：小车先循迹到达取物台，循迹方式为传感器检测到黑色木块，根据不同情况小车左右转弯，直到检测到木块停止。当两个传感器均检测到黑线时候即小车已达取物台，执行抓取目标物体的动作抓取完毕小车整体旋转。将物体放入指定位置。然后小车转弯直便按原路返回。
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第三章 硬件设计
硬件设计
根据已选用的方案，在硬件上设计车斗的装载测量及翻转系统。
原理：智能小车核心是基于AT89S52的控制系统，各模块的传感器通过检测而引起相应
的电平变化，AT89S52检测到其对应引脚的电平变化情况，控制驱动模块的运动和动作，从而实现物料检测、走迷宫以及在指定卸料地点卸料。
3.1 小车布局
图3.1小车元件布局
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图3.2小车原理图
图3.3小车原理图
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3.2 显示按键电路设计
图3.4显示电路
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3.3 测速电路设计
图3.5测速电路
3.4 电机驱动电路设计
图3.6298驱动电路
驱动电路引脚对片机的连接图
图3.7
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第四章 调试
1 软件调试
通过程序对小车的驱动部分进行调试，看能否达到驱动电机的要求，在对显示部分做了测试，检测能否达到计时的作用，各个分块测试结束后对电机总体进行调试
2 硬件调试
将小车加载程序后对车进行硬件调试，将做好的木块放在模拟场地进行测试，根据小车的状态对硬件电路进行再次的调试，将小车的各个部分都进行测试确保无误
完成小车的制作和程序的编写之后，我们便与合作组所设计的翻斗式小车进行实际
测试，调试过程中循迹，避障，抓物取料等基本功能已经都能实现。
言
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设计感言
在制作过程中，我们不仅体会到了学以致用的喜悦，进一步提升了对机械原理知识
的理解与掌握的；更体会到了合作的快乐，一起解决问题，一起讨论、协同工作，交流经验、取长补短，使得工作高效地进行。在完成单片机控制机械手课程设计后,我们发现我们还有许多不足, 但通过学习实践,增强了我们的动手能力,提高和巩固了单片机方面的知识。从中增强了我们的团队合作精神。组员之间相互督促相互学习，不断对作品提出更高的要求才能完善这次设计。还有就是很多问题都是在实践的过程中才能发现的，遇到问题时要从多个解决路径考虑，比较出最优的方案。
最后真诚地感谢老师能够给我们提供如此难得的一次课设机会以及课设过程中老
师们的细心指导！
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参考文献
[1]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008. [2]胡光永.CAN总线节点电路的设计与实现[J].嵌入式网络技术应用,2006.
[3]张智勇,郭铁梁,李志军.基于CC2431的井下人员跟踪系统设计[J].通信技术,2009.
[4]何科奭,周炯如,马正华.基于S3C44B0X的无线监控终端设计[J].微计算机应用,2008.
[5]王艳秋,曾维鲁,岳宇君.ZigBee技术在仓储管理中的应用[J].通信技术,2008. [6]朱峰.基于zigBee的井下无线定位与通信系统[J].电子元器件应用，2008
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附录（一）
元件清单： 晶振12兆 1个 Stc89c52rc片机 1个 Lm298驱动芯片 1个 104滑动变阻器 2个 7805 1 个 贴片式小灯 4个 贴片电容 5个 贴片电阻 3个 三极管 4个 动态显示 1个 按键 3个 码盘 2个 U型槽式对管 1个 2k电阻 4个 300欧电阻 8个 插针若干
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附录（二）
软件设计 org 0000h reset: ajmp main org 000bh org 0030h main: mov sp,#60h shineng: clr p2.1 clr p2.2 qianjin: setb p2.7 clr p2.6 setb p2.5 clr p2.4 mov tmod,#01h mov tl1,#00h mov th1,#00h
loop: jnb p0.4,loop setb tr1
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loop1: jb p0.4,loop1 loop2: jnb p0.4,loop2 clr tr1 mov a,tl1 anl a,#0fh mov 40h,a mov a,tl1 swap a anl a ,#0fh mov 41h,a mov a,th1 anl a,#0fh mov 42h,a mov a,th1 swap a anl a ,#0fh mov 43h,a loop3: lcall jtxs
jtxs:mov r0,#40h mov r7,#4
mov scon,#00h ;;;;lp: mov a,@r0
;;;;;;;4位静态显示子程序 显示采用串行口移位寄存器方式15
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mov dptr,#tbb ;;;;定制段选码查表首地址 movc a,@a+dptr ;;;;;查表获取段选码 mov sbuf,a wait1:jnb ti,wait1 clr ti inc r0 djnz r7,lp ret
TBB: DB 11H;0 DB 0f9H;1 DB 23H;2 DB 61H;3 DB 0c9H;4 DB 45H;5 DB 05H;6 DB 0f1H;7 DB 01H;8 DB 41H;9 DB 07dH;a DB 01H;b DB 0d8H;c DB 11H;d
;;;;;段选码表 16
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DB 0e8H;e DB 78H;f
DB 0ffh;灭码 DB 00h;全亮 end
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附录（三）
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