03052007025+张鑫+爬楼机器人运动学、动力学分析及遥控装置的设(4)

2019-04-23 18:47

接收模块输出的则是一个持续600μs的方波。故红外LED的40KHz频率闪亮,而在接收模块的内置电路中得到平滑化。

12.5?s“1”<红外线输入>“1”接收模块<输出电压>“0”“0”600?s“1”600?s“0”600?s“1”(低电平激活)600?s“0”图12

600?s“1”600?s“0”

故而在发送器一侧,应该根据被发送信号来控制红外线LED的点亮和熄灭;而接收器一侧,应该大约按照600μs的周期间隔读取接收模块输出的信号。所以在遥控器电路中我们使用PIC微控制器。如下图13。

LED接收模式发送器熄灭接收器01001101101闪亮频率40KHz约按600μs间隔读取

图13

4.2红外遥控装置设计

此遥控器设计基于PIC微控制器的红外发送器和接收器。如下图14为小车遥控器的构成概念图。我的设计为发送器准备了5个按扭,每个按扭控制一种动作。

13

红外线发送器接收器电机驱动芯片左转TA7257P左电机PIC前进PIC后退停止3V右转TA7257P右电机3V9V(006P干电池×1)5号干电池×29V(006P干电池×1)

图14

4.2.1 红外线遥控装置的发送器

如下图15为遥控小车发送器电路图,可指挥小车前进、后退、右转、左转和停止。电路由

PIC16F84A-20微控制器,78L05三引角稳压器,10MHz石英震荡器,一系列电容,开关等组成。

PIC内置上拉电阻左转前行右转1011121314RB4RB5RB6RB7VddRB3RB2RB1RB0Vss987654停止20pF10MHz15后退OSC2161718MCLRRA4RA3RA232120pFOSC1RA0RA1200Ω×3红外线LEDPIC16F84A3+47μF78L0521+0.1μF9V47μF

图15

如下图16可知,在发送器一侧,每次发送十位数据,第一位开始位(“1”),其后四位为发送数据,最后5位为停止数据。图中标示出的4位动作数据与接收器一侧电机驱动芯片的输入信号相对应。其中前2位作为右电机,后面2位作为左电机的旋转控制信号。

上面所说5个动作用3位数据同样可以表达,3位数据最大可表示8个动作。如果发送器传输

14

的动作数据为3位,接收器可将其转化为4位动作数据,与电机驱动芯片输入信号相对应。

开始位动作数据10位停止位10右电机10左电机10前进10 10后退01 01右转00 10左转10 00停止00 0010:正转01:反转00:停止 图16

4.2.2 红外线遥控装置的接收器

遥控小车关键在小车的接收电路。在收到信号后,由接收电路接收动作数据指引小车运动,如下图17为接收电路。接收电路中多了电机驱动芯片TA7257P,红外线接收模块TFK-4,其它部件与发送电路所使用基本相同。

考虑到夜晚使用越野小车,我又设计用两只赛车专用小灯泡,两只LED灯按下图所示红线安装,小灯泡作遥控车的前大灯使用,LED为倒车灯。当车子前进时,大灯亮,LED反偏不亮;倒车时在前大灯亮着的同时,LED为正偏也亮起来作倒车灯使用。

15

61011121314RB4RB5RB6RB7VddRB3RB2RB1RB0VssMCLRRA4RA3RA2987654321100Ω×421TA7275P7430.01μF-5+M右电机213TA7275P76-+0.01μF5M左电机20pF10MHz20pF15OSC2161718231VddOUTGNDOSC1RA0RA1红外线接收模块TFK43VPIC16F84A3+78L0521+0.1μFTA7257P47μF9V47μF1234567

图17

在这里需注意遥控小车接收器从3引脚稳压芯片78L05取得5V供电而运行,但TA7257P的工作电压为6-18V,故从概念图中可知,该芯片电源直接从干电池取得。

电机驱动芯片控制电机旋转状态栏如下:

输入 IN1 0 0 1 1 IN2 0 1 0 1 L H L 输出 OUT1 OUT2 高阻抗 H L L 停止 正转/反转 反转/正转 制动 动作 以上就是我设计的我们次款越野小车的遥控装置,主要基于红外线遥控装置设计。它基本上可以完成一般玩具小车的运动控制,但在功能的强大上还略显不足,不能以强大的功能控制小车攀越障碍过程,做其它运行动作等。

5 车载装置

由于我们主要是对爬楼小车进行设计,所以对车载设备只做简单阐述。我们计划可在小车中加载如下设备。

16

5.1装载武器系统

小车可装载武器系统用于无人作战。武器系统需要包括武器,自动控制装置,侦测装置,以期组成合理的武器系统装载于车上,当把小车用于战场环境下时,武器系统可自动开启有效的对敌进行打击。 5.2装载侦测系统

小车可装载侦测系统对战场环境进行探测。侦测系统可加载摄像拍摄装置或对其它设施物品的侦测装置。以期完成对一定区域的探测功能。比如可加载摄像装置对战场环境进行拍摄传到后方,或加载探雷装置,以便于步兵行进。

6 结束语

毕业设计使我把四年所学整体综合了起来,更使我学到了不少新的东西,拓展了知识面。它让我体会到了作为一个设计者的辛酸和成就感。在设计过程中,我遇到很多问题和几个关键点。没有对小车越障抱死的分析就没法选择合适的电机进行下一步设计;还有在对小车动力学分析时,阻力很大,但现在我以一一克服。唯一不足是对遥控器的设计只能纸上谈兵,没法做出实际的东西。在最后,感谢胡立明教员和李玉亮教员对我们的悉心帮助和教导,在他们的督促指导下得以使我们的设计更加完善。相信在今后的工作学习中,我将能以此次毕业设计勤奋细致的精神更好的完成新的工作。

17


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