学 位 论 文 诚 信 声 明 书
本人郑重声明：所呈交的学位论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究（设计）工作及取得的研究（设计）成果。除了文中加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究（设计）成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究（设计）所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。
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学位论文（设计）作者签名： 指导教师签名：
年 月 日
论文题目：基于微处理器的轮式自动定位抓捕器系统（软件） 专 业：自动化
学 生： （签名）________ 指导教师： （签名）________
摘 要
随着科学技术的发展，越来越多的机械被应用于工厂、仓库，而对其自动化、智能化的研究则更具有实际的意义，使装卸、搬运货物可以不需要人的干涉，自动定位智能完成。
本文对基于微处理器轮式自动定位抓捕器系统进行设计，该系统能够自主循迹找到货架，并完成抓取与放置货物。硬件电路采用模块化设计，主要包括以下模块：STC89C52控制器模块，电机驱动模块，12864显示模块，超声波测距模块，提升模块，抓捕模块，自主循迹模块等。
本文重点设计轮式自动定位抓捕器的软件。软件部分包括寻迹程序、测距程序、提升抓捕程序、电机调速程序以及显示程序等。整个系统以两个直流电机为主驱动，通过传感器采集到的各类信息送入主控芯片中进行数据处理，完成相应的动作，实现程序中的要求，使小车实现自身控制。在软件设计中，根据布局图中道路的走向，编程设置好预定的路线，小车将按照预先安排好的路线行走，并完成货物搬运。在前进过程中不断地对各I/O进行扫描，即获取各传感器采集到路面现况的信息，根据扫描得到的信息，调用相应的子程序，实现相应功能要求。最后，经过软硬件的联合调试，自动定位抓捕器基本上可以实现循迹，自动定位，取放货物等功能。整个系统结构简单、性价比高、功能稳定，具有现实意义。
关键词：自动定位，循迹，12864，直流电机，反射式光电传感器，超声波测距
I
Subject: Automatically capture of wheel system based on microprocessor
(software)
Specialty: Measuring and Controlling Technology and Instrument
Name: Fang Linpeng (signature)__________ Instructor: Hou Yuanbin (signature)__________
ABSTRACT
With the development of science and technology, more and more machinery are applied in factories, storage. And the automation and intelligence research has more practical significance, making loading and unloading, handling, carrying goods can be reached without the need for human intervention, automatically positioning and intelligently completing.
This paper introduces a automatic positioning and arresting system of the wheel based on the microprocessor. The system can find shelves by self tracking, and complete the grasping and placing goods. The hardware circuit uses modular design, mainly includes the following modules: the STC89C52 controller module, motor driver module, 12864 display module, ultrasonic ranging module, lifting modules, capture module, autonomous tracking module.
This paper focuses on the design of software about the automatic positioning and arresting system of the wheel. The software includes the tracing program, the ranging procedure, the promotion arrest program, the motor speed adjustment program and the display program, etc. The whole system make two DC motors the main driving, the all kinds of information is collected by the sensor and then send into the main control chip for data processing, completing the corresponding action and fulfilling the requirements in the program. And then the car setting control is achieved. In the software design, according to the road in the layout plan, program set a route, and the car will be arranged in advance of the route to walk, and complete handing the cargo . In the process to move forward ,constantly scan on the I / O, this is to say that obtain the information of the road by sensor . According to information obtained by scanning, the system calls the corresponding subroutine, corresponding functional requirements.
Finally, after the joint debugging of hardware and software, the automatic positioning and arresting system of the wheel can basically achieve the functions of tracking, automatic positioning, take goods and other.
KEY WORDS: Automatic positioning, Tracing, obstacle avoidance, DC motor, Reflected infrared photoelectric sensors
II
目 录
第1章 绪 论 ........................................................... 1
1.1国内外研究现状及生产需求状况 ................................... 1
1.1.1 移动机器人国内外研究现状 ................................. 1 1.1.2 移动机器人生产需求现状 ................................... 2 1.2 移动机器人的研究意义 ........................................... 2 1.3设计内容 ....................................................... 3 1.4 章节安排 ....................................................... 4 第2章 系统方案设计 ................................................... 5
2.1总体设计方案 ................................................... 5 2.2系统方案论证 ................................................... 5
2.2.1 控制器模块比较与论证 ..................................... 5 2.2.2 黑线检测传感器的选择 ..................................... 6 2.2.3 电机模块 ................................................. 6 2.2.4 电机驱动模块 ............................................. 6 2.2.5 显示模块 ................................................. 7 2.2.6 测距模块 ................................................. 7 2.2.7 抓手模块 ................................................. 7 2.2.8 电源模块 ................................................. 8 2.2.9 车体的选择 ............................................... 8 2.2.10 路线布局图 .............................................. 8 2.3 本章小结 ....................................................... 8 第3章 系统硬件设计 ................................................... 10
3.1最小系统模块设计 .............................................. 10 3.2路面循迹电路设计 .............................................. 10 3.3 电机驱动模块 .................................................. 11
3.3.1 L9110H驱动模块 ......................................... 11 3.3.2 L298N驱动模块 .......................................... 12 3.4 12864液晶显示模块 ............................................ 12 3.5 HC-SR04超声波测距模块设计 .................................... 13 3.6 提升架设计与制作 .............................................. 15 3.7 货架的设计与制作 .............................................. 16 3.8 本章小结 ...................................................... 16 第4章 轮式自动抓捕器系统的软件设计 ................................... 17
4.1主程序的设计 .................................................. 17
III
4.2 直流电机驱动模块软件设计 ...................................... 18
4.2.1电机的工作原理 .......................................... 18 4.2.2 L298N车轮驱动模块软件设计 .............................. 18 4.3红外循迹模块的软件设计 ........................................ 22 4.4超声波测距模块的软件设计 ...................................... 24
4.3.4 抓捕与提升模块的软件设计 ................................ 27 4.5 显示部分软件设计 .............................................. 31
4.3.1 LCD12864液晶显示的基础 ................................. 31 4.3.2介绍相关信息的显示 ...................................... 32 4.3.3 系统状态实时显示 ........................................ 33 4.6 本章小结 ...................................................... 34 第5章 系统的调试及运行 ............................................... 35
5.1软件调试 ...................................................... 35
5.1.1 Keil μVision4 软件的介绍 ................................ 35 5.1.2 Keil μVision4 软件的使用 ................................ 35 5.2硬件调试 ...................................................... 35
5.2.1 运动平台的硬件介绍 ...................................... 35 5.2.2 调试过程 ................................................ 37 5.3调试过程中的问题及解决方法 .................................... 38 5.4本章小结 ...................................................... 40 第6章 结论与展望 .................................................... 41
6.1 结论 .......................................................... 41 6.2展望 .......................................................... 41 参考文献 .............................................................. 42 致 谢 ................................................................. 44 附录I 控制部分总电路图 .............................................. 45 附录II 实物图 ........................................................ 46 附录III 源程序 ....................................................... 49
IV