智能小车实习报告(2)

2019-01-05 10:59

舵机控制信号是周期为20ms的脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,对应舵盘的位置为0-1800(±900),呈线性变化。也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上。

4、舵机的单片机控制

舵机内部有一个基准电路,产生周期20ms,宽度1.5ms的基准信号,有一个比较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小,从而产生电机的转动信号。由此可见,舵机是一种位置伺服的驱动器。 如果用12M的晶振,单片机的一个时钟周期为12个晶振周期,正好是1/1000 ms,计数器每隔1/1000 ms计一次数。先设定脉宽的初始值,并置输出p12为高位。当计数结束时,触发计数器溢出中断函数。

在for循环中可以随时通过改变a值来改变转动角度。

舵机的3根线,电压和地接好,脉宽控制信号线,与单片机定时器输出脚相连,用单片机的定时器产生20ms的脉冲频率控制舵机,通过改变脉冲的占空比来控制输出角度。舵机转动时需要消耗比较大的电流,所以舵机的电源最好单独提供,不要和单片机使用同一路电源。

5、舵机的单片机控制

舵机的3根线,电压和地接好,脉宽控制信号线,与单片机定时器输出脚相连,用单片机的定时器产生20ms的脉冲频率控制舵机,通过改变脉冲的占空比来控制输出角度。舵机转动时需要消耗比较大的电流,所以舵机的电源最好单独提供,不要和单片机使用同一路电源。

6、舵机控制方法

顺时针全速 :连续给1.3ms的脉冲,间隔20ms,全速顺时针旋转。全速的范围是50到 60RPM.。

逆时针旋转:连续给1.7ms的脉冲,间隔20ms,全速顺时针旋转。全速的范围是50到60RPM。

不动:连续给1500us。 2.2.2舵机加减速控制

由舵机的工作原理可知,当脉冲延迟1500时静止,延时1300时顺时针转速最大,延时1700时逆时针转速最大,所以当脉冲延时从1500向1300递减时舵机加速顺转,当脉冲延时从1500向1700递增时加速逆转,同理当延时从1300向1500递增时减速顺转,延时从1700向1500递减时减速逆转。

又因为小车两个舵机相对安装,左侧逆时针转,右侧顺时针转才能前进,后退、左转、右转。 2.2.3程序流程图 1.寻迹

开始N直走(前进子程序)检测到黑线(P2.3—P2.6不全为0)YP2.3—P2.6全为1NY停左侧两个传感器检测到黑线(P2.3和P2.4中至少有一个为1)N结束Y调用左转子程序调用右转子程序

2.触角

开始直走NY遇到障碍Y两个胡须都遇到障碍NY先调用后退子程序再调用左转子程序右胡须遇到障碍Y先调用后退子程序再调用右转子程序N先调用后退子程序再调用左转子程序 2.2.4程序清单(见附件) 2.2.5硬件原理

由于我们的小车是有一块单片机组成的,通过控制电信号的时间来控制电机的运动,前进后退时,由于两个电机的是对着安装的,所以前进时一个是顺时针一个是逆时针运动,,这样才能够前进,后退,右转,左转同理。

触角是根据下图的电路图分析

分析如下:触须就相当与单刀开关,没有碰到障碍时,单刀开关开启,借口有电平的输出,当开关碰到障碍时,开关闭合,接口电路被短路,是低电位。就可以根据这个原理来编写程序。从而达到壁障的要求。

寻迹原理和四轮的小车基本相似,都是输入传感器信号,然后触发单片机来控制转向。

校园行:是组合了避障和寻迹的原理。主要通过触须电路和传感器的输出,来给单片机信号,再通过单片机内部程序的处理最后完成预期的效果。 2.2.6总结

这次的小车是舵机小车,对于舵机以前没有接触过,所以要先看舵机的原理。舵机小车要先进行舵机的调零,调零之后我们又进行了小车的组装,在组装的时候接触了面包板,了解了面包板的接线方法,当组装触须的时候明白了设计者的神奇,刚开始不知道触须的工作原理,看了电路图知道了并不是这有传感器才能用来避障,很是佩服。由于上个小车的实习对这个小车的连线很快就连好了。 下面就是舵机前进的调试,因为每个舵机的转速不同,当前进的时候不走直线,因此我们要不断地改写延迟的时间,在不断的实验下最后终于完成直线的行走。后面的左转右转进行的比较快。

随后就是避障,避障程序还是第一次接触,我们仔细看了电路图,明白了原理,开始程序的调试,这个程序感觉和寻迹有点像,由于小车是靠碰到墙壁的时候转动,所以要有后退的过程,避障的最终目的是走迷宫,所以我们在双触须都碰到的时候后退并且右转。旋转角度是90°。

在寻迹的时候,还是传感器的原因,要紧贴着地面才能收到信号,这次寻迹小车本身速度不快,所以没有改变前进的速度,按照上次直流小车的寻迹经验,很快编号程序。可是转弯的时候由于转弯延迟太大,小车不稳,只有改变小车转弯的延迟,经过几次实验完成了寻迹。

最后我们开始校园游的设计,这个线路图比较复杂,进过观察,和把小车拿在手上在轨迹运行上的实验,设计出来的初步想法:一般情况时是利用底部的红

外传感器寻迹,当遇到三叉口我们让程序左转,遇到十字路口时左转地图上的地点时,受到阻挡,先后退一段时间,然后旋转180,然后寻迹。我们按照这个思路设计程序,最后实验时候在第一遍的时候有几个地方走不到。由于时间问题没有改完。

2.3两轮步进电机智能小车

2.3.1步进电机原理

1、电机的工作原理

2-3-1

U相通电,V、W相不通电——转子齿1和3与U对齐。而V、W两相的定、转子齿各错开30°V相通电,U、W相不通电——转子齿2和4与V对齐,转子顺时针方向旋转30 °W相通电,U、V相不通电——转子齿1和3与W对齐,转子又顺时针方向旋转30 °。定子绕组按U—V—W顺序轮流通电,转子就顺时针方向一步一步地移动,各相绕组轮流通电一次,转子就转过一个齿距。

2、步进电动机的环形分配器


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