開題報告基于AVR的尋址機器人電機控制電路的設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名學(xué) 號專 業(yè)指導(dǎo)教師職 稱所在院系課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程技術(shù)研究課題名稱基于avr的尋址機器人電機控制電路的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容為：1、本設(shè)計采用atmel公司的高性能低功耗avr單片機作為控制系統(tǒng)的核心進行尋跡機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計和研究。2、本課題設(shè)計的尋跡機器人的具體功能為：按照一定的路線到達指定的位置，完成一定的動作后再走到下一目標位置。在行進的過程中地板上有縱橫交錯的白線作引導(dǎo)，并通過白線來判斷是否到達指定位置。3、本課題是基于avr的尋址機器人控制的設(shè)計。熟悉尋址機器人的功能，完成系統(tǒng)控制程序設(shè)計，包括：主程序?qū)ぞ€處理程

2、序、電機pid控制程序等。在某個軟件系統(tǒng)中以執(zhí)行任務(wù)數(shù)組為主程序，電機調(diào)速以及尋線以中斷方式進行。本課題研究的意義：本課題對尋跡機器人控制系統(tǒng)及其應(yīng)用進行了研究，其研究意義如下：1、機器人工程是一門綜合性的學(xué)科，也是對社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一門科學(xué)技術(shù)。對機器人相關(guān)課題的研究的具有重要意義。機器人技術(shù)是一門綜合了傳感與檢測、運動控制、圖形圖象處理等多技術(shù)的新型學(xué)科。2、尋跡機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計研究運用到檢測技術(shù)、運動控制、電機拖動基礎(chǔ)、單片機原理、計算機控制技術(shù)、自動控制原理、電力電子技術(shù)以及c語言程序設(shè)計等多門課程的相關(guān)知識，很好的檢測了綜合運用自動化專業(yè)知識的能力。同時也為進入自動化行

3、業(yè)進行系統(tǒng)設(shè)計研究奠定了一定的基礎(chǔ)。3、智能尋跡機器人是指具有一定感知以及行動功能的機器人，它是機構(gòu)學(xué)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、等多學(xué)科和技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果。智能尋跡機器人關(guān)鍵在于可自主獲取、處理和識別各種信息，具有一定的自主分析能力，能夠自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)，比一般的工業(yè)機器人具有更大的靈活性，同時也就具有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。智能尋跡機器人在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)探測、軍事偵察、生活服務(wù)與娛樂等很多方面都有廣泛的應(yīng)用前景。文獻綜述文獻1 以avr-gcc的windows版本winavr20040404為例，介紹使用avr-gcc開發(fā)avr單片機的

4、方法。首先介紹avr單片機的特點，使讀者對avr單片機有整體的印象。隨后簡單地介紹了c語言的語法和avr-gcc的函數(shù)庫avr-libc的常用庫函數(shù)及定義。接下來以atmega16單片機為例，介紹了avr單片機常用部件的操作方法。最后，介紹了運行于avr單片機上的實時操作系統(tǒng)avrx的使用方法和avr單片機的調(diào)試方法，以供更高層次的讀者參考。文獻2 詳細介紹atmel公司開發(fā)的avr高速嵌入式單片機的結(jié)構(gòu)；講述avr單片機的開發(fā)工具和集成開發(fā)環(huán)境（ide）,包括studio調(diào)試工具、avr單片機匯編器和單片機串行下載編程；學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)時,每條指令均有實例,邊學(xué)習(xí)邊調(diào)試,使學(xué)習(xí)者看得見指令流向及

5、操作結(jié)果,真正理解每條指令的功能及使用注意事項；介紹avr系列多種單片機功能特點、實用程序設(shè)計及應(yīng)用實例；作為提高篇,講述簡單易學(xué)、適用avr單片機的高級語言bascom-avr及iccavrc編譯器。文獻3 主要內(nèi)容包括：直流電機的結(jié)構(gòu)及原理、直流電動機的電力拖動運行、變壓器的結(jié)構(gòu)及原理、三相異步電動機的基本原理、三相異步電動機的電力拖動運行、常用同步電動機和其他電機的原理。文獻4 介紹了美國atmel公司的高速嵌入式單片機avr中的at90s8535的性能特點，設(shè)計了以at90s8535為核心的微型四輪移動機器人的控制系統(tǒng)的軟、硬件。最后簡要介紹了運用visual c+60開發(fā)串行通信的方

6、法。文獻5 詳細介紹了atmel公司avr單片機的特點及其開發(fā)應(yīng)用工具；機器人控制核心部件為什么選用avr單片機；單片機控制程序編程下載的方法；單片機創(chuàng)新開發(fā)的方法；有關(guān)機器人的基本知識，包括輪式機器人、仿生機器人、虛擬機器人、機器人的語音識別與語音控制的創(chuàng)新制作等。文獻6 針對無人空中機器人伺服系統(tǒng)，論文給出了利用avr at90s8535單片機和intel 8254芯片實現(xiàn)多路脈寬調(diào)制（pwm）控制信號的采樣和輸出，并控制futaba伺服電機的一種方法。通過采樣一路pwm信號實現(xiàn)了自控與手控的軟件無擾動切換，利用rs232串口實現(xiàn)飛控計算機對伺服電機的控制。經(jīng)過在自行設(shè)計的空中機器人系統(tǒng)中

7、的實際使用，取得了良好的效果。文獻78討論了avr系列單片機的c語言編程技術(shù)。并給了不少編程實例。以avr gcc的windows版本winavr20040404為例，介紹使用avr-gcc開發(fā)avr單片機的方法。首先介紹avr單片機的特點，使讀者對avr單片機有整體的印象。隨后簡單地介紹了c語言的語法和avr-gcc的函數(shù)庫avr-libc的常用庫函數(shù)及定義。接下來以atmega16單片機為例，介紹了avr單片機常用部件的操作方法。 文獻9 詳細研究介紹了足球機器人控制器的設(shè)計過程。足球機器人控制器由at90s8515單片機，無線電接收、電壓檢測、電機驅(qū)動和速度檢測等電路，以及碰撞開關(guān)組成。

8、單片機執(zhí)行主機控制指令，控制無線接收單元，處理速度檢測單元信號。依據(jù)主機指令調(diào)整雙輪的驅(qū)動速度，實現(xiàn)機器人的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。參考文獻：1、耿德根編著avr高速嵌入式單片機原理與應(yīng)用m北京 航空航天大學(xué)出版社2、吳雙力編著avr-gcc與avr單片機c語言開發(fā)m北京 航空航天大學(xué)出版社3、劉啟新編著電機與拖動基礎(chǔ)m中國電力出版社4、郭成 翁盛隆 談士力微型四輪移動機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計j上海大學(xué)機自學(xué)院機械電子工程專業(yè)2000725、耿德根編著單片機創(chuàng)新開發(fā)與機器人制作m北京航空航天大學(xué)出版社6、羅沛 裴海龍基于avr單片機的空中機器人伺服系統(tǒng)j廣州 華南理工大學(xué)自動化科學(xué)與工程學(xué)院待添加

9、的隱藏文字內(nèi)容17、張軍編著avr單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例m北京 中國電力出版社8、佟長福 編著avr單片機gcc程序設(shè)計m北京航天航空大學(xué)出版社9、羅國平 何宏森足球機器人控制器的設(shè)計j西南科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院研究內(nèi)容1、 尋跡機器人的具體功能為：按照一定的路線到達指定位置，完成一定的動作后再走到下一目標位置。在行進的過程中地板上有縱橫交錯的白線作引導(dǎo)，并通過白線來判斷是否到達指定位置。機器人的運動路徑可以任意改變。2、 機器人由一定的驅(qū)動電路驅(qū)動電機從出發(fā)區(qū)按照指定的路徑走到指定的位置。機器人必須對自身進行準確的定位，場地上縱橫交錯的白線就是用于輔助機器人定位的。機器人通過光電傳感

10、器檢測地板上白線的位置，并通過單片機中一定的算法來實現(xiàn)定位和確定下一步的動作。3、 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)向和直線行走，機器人由兩輪驅(qū)動，機器人的行走過程要求盡量平穩(wěn)，在走直線時就要求兩個輪子能以同樣的速度運行，所以對電機的調(diào)速得十分精確。因直流電機具有良好的調(diào)速和起動性能，本系統(tǒng)選用直流電機作為驅(qū)動電機。4、 在行進的過程中，如果機器人偏離了預(yù)定的路線，則無法到達指定的位置。這就需要隨時檢測其是否走偏，并將信息反饋給單片機，由單片機發(fā)出指令來控制電機校正偏離誤差，保證機器人按照預(yù)定方案準確行走。據(jù)此系統(tǒng)采用pid 控制原理和反饋系統(tǒng)來實現(xiàn)尋跡機器人的精確定位。研究計劃2.25 - 3.2 查閱資料，撰寫

11、開題報告3.3 - 3.9 選擇avr型號，熟悉單片機，熟悉開發(fā)環(huán)境3.10 - 3.16 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計以及設(shè)備選型：驅(qū)動電機等3.17 - 3.23 單片機資源分配3.24 - 3.30 主程序初始化3.31 - 4.6 掌握直流電機的pid控制4.7 - 4.13 電機pid控制程序撰寫4.14 - 4.20 尋線處理程序撰寫4.21 - 4.27 前進函數(shù)、停止函數(shù)、轉(zhuǎn)向函數(shù)等撰寫4.28 - 5.4 主函數(shù)以及中斷服務(wù)程序撰寫5.5 - 5.11 程序優(yōu)化5.12 - 5.18 優(yōu)化工作，撰寫畢業(yè)論文5.19 - 5.25 撰寫畢業(yè)論文5.26 - 6.1 優(yōu)化論文，準備答辯6.2 -

12、 6.8 畢業(yè)答辯特色與創(chuàng)新本論文特色與創(chuàng)新如下：1、本系統(tǒng)是以avr單片機的c語言來進行軟件設(shè)計，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改，軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明了,使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運作。2、尋跡機器人的具體功能為：按照一定的線路到達指定位置，完成一定的動作后再走到下一目標位置。自動尋跡是基于自動導(dǎo)引小車（agvauto-guided vehicle）機器人系統(tǒng)，用以實現(xiàn)小車自動識別路線，判斷路線偏差并及時糾正，以及選擇正確的路線。實驗中采用與地面顏色有較大差別的白色線條作為引導(dǎo)，使用反射式紅外傳感器感知導(dǎo)引線和判斷路線的正確與否，要求尋跡

13、機器人小車按照一定的路線到達指定的位置，完成一定的動作后再走到下一個目標位置。機器人小車的行走機構(gòu)為車輪方式：左右輪為驅(qū)動輪，前后輪為支撐輪，由此構(gòu)成四輪結(jié)構(gòu)。左右輪除負責前進后退外，當兩輪的轉(zhuǎn)速不同時，還可以實現(xiàn)曲線行走和原地旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)控制核心采用atmel公司的高性能低功耗avr單片機at90s8535,它負責對光電傳感器電路檢測到的信號進行處理，并通過一定的軟件算法控制直流電動機的運行方式，以實現(xiàn)對尋跡機器人的精確定位和動作控制。系統(tǒng)采用直流電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，利用pid控制原理和反饋系統(tǒng)來實現(xiàn)尋跡機器人的精確定位。3、尋跡機器人采用2輪驅(qū)動可以實現(xiàn)直線和曲線運動，在機器人的運動過程中需要對2個主動輪的運動