Система управління роботом

Розробка мікропроцесорної системи управління роботом з контролем переміщення на базі мікроконтролера AT89C51. Розробка і опис структурної схеми мікропроцесорної системи. Відстань між світлодіодом і фототранзистором. Розробка алгоритмів програми.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Вступ

Сучасну мікроелектроніку важко уявити без такої важливої частини як мікроконтролери. Мікроконтролерні пристрої тепер використовуються в повсякденному житті. Ми звикли до них і іноді навіть не підозрюємо що в них працюють мікроконтролери.

Вони використовується для керування електронними пристроями. По суті, це - однокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання. Використання однієї мікросхеми значно знижує розміри, енергоспоживання і вартість пристроїв, побудованих на базі мікроконтролерів.

Мікроконтролери можна зустріти в багатьох сучасних приладах, таких як телефони, пральні машини, вони відповідають за роботу двигунів і систем гальмування сучасних автомобілів, з їх допомогою створюються системи контролю і управління.

Очевидно, що обробка даних - одна із головних функцій МП, яка включає як і маніпулювання так і обчислення даних. Іншою функцією МП є управління системою. Схеми управління дозволяють декодувати і виконати програми - набір команд для обробки даних. Робота мікропроцесора складається з наступних кроків: спочатку вибирається команда, потім логічна схема її декодує, після чого здійснюється виконання цієї команди. Також відбувається обмін інформацією з зовнішніми пристроями, які підєднанні до мікропроцесора.

Мікропроцесори являють собою цифрові великі інтегралні схеми, призначенні для виконання простих операцій, інакше названих командами, що зчитуються і здійснюються послідовно з великою швидкістю. До числа внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багато розрядні регістри, рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв, багатофункціональні схеми, логічні схеми синхронізації і керування.

Розвиток інтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і дуже великою ступенями інтеграції, що містять на одному кристалі в одному корпусі декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч транзисторів. На основі таких схем в останні роки вдалося створити мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються збереженою у пам'яті програмою. Здебільшого мало розрядні пристрої опрацювання інформації, виконані у виді однієї або декількох ВІС або ДВІС.

Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і розширюють його логічні можливості.

В пристроях управління об'єктами мікроконтролери розглядаються у вигляді сукупності апаратно-програмних засобів. При проектуванні мікроконтролерів треба вирішувати одну з найскладніших задач розробки: задачу оптимального розподілу функцій між апаратними засобами і програмним забезпеченням. Рішення такої задачі ускладнюється тим, що взаємозв'язок і взаємодія між апаратним і програмним засобами динамічно змінюються.

1. Аналіз технічного завдання

Метою даного курсового проекту є розробка мікропроцесорної системи управління роботом з контролем переміщення на базі мікроконтролера AT89C51.

Система управління роботом:

Рисунок 2.1 - Структурна схема

Датчики:

1. Правий датчик відслідковування чорної лінії, при виявленні чорної лінії подає на мікроконтролер значення логічного нуля;

2. Лівий датчик відслідковування чорної лінії, при виявленні чорної лінії подає на мікроконтролер значення логічного нуля;

3. Датчик світла(фотосенсор) розміщається з правої сторони. Він реагує на світло, вловлюючи його подає сигнал на вхід мікроконтролера;

4. Датчик світла(фотосенсор) розміщується з лівої сторони. Він реагує на світло, вловлюючи його подає сигнал на вхід мікроконтролера;

Кнопки:

S1 Увімкнення і вимкнення системи;

S2 Встановлення Режиму 1 (Режим слідування по чорній лінії);

S3 Кнопка встановлення Режиму 2 (Режим руху на джерело світла);

S4 Встановлення швидкості руху (Збільшення на один пункт);

S5 Встановлення швидкості руху (Зменшення на один пункт);

S6 Кнопка «Старт» (Пристрій приводиться в рух, вмикаються двигуни);

S7 Кнопка «Стоп» (Пристрій призупиняє рух, двигуни вимикаються);

Індикатори:

HL1 Інформує про те що пристрій увімкнений;

HL2 Показує що вибраний Режим 1;

HL3 Вказує на те що ввімкнений Режим 2;

HL4 Семи-сегментний індикатор на який контролер виводить значення швидкісного режиму, який встановлено;

Двигуни:

Двигун1: Правий двигун;

Двигун2: Лівий двигун;

Інструкція управління системою:

1. Система вмикається кнопкою «Увімкнути» (S1);

2. При включені пристрою загоряється світло діод (індикатор) «Увімкнено» (Зеленого кольору), далі необхідно вибрати режим роботи пристрою їх є два - Режим 1 (Рух по чорній лінії) (S2) і Режим 2 (Рух на світло) (S3), по замовчуванню під час увімкнення пристрою встановлюється Режим 1. Коли ми вибираємо режими на пульті управління загоряються відповідні індикатори які інформують користувача про вибраний режим роботи якщо Режим 1 то загоряється синій індикатор(HL2) а якщо Режим 2 то червоний індикатор(HL3);

Пульт управління:

Рисунок 2.2 - Пульт управління

3. Після вибору режиму потрібно встановити швидкість руху, тільки для Режиму 1 слідування по чорній лінії, якщо це Режим 2 то швидкості встановлювати не потрібно робот рухається на стандартній швидкості для цього режиму. Швидкість встановлюється за допомогою кнопок S4 (Швидкість більша+) і S5 (Швидкість менша-), також по замовчуванню встановлюється перший швидкісний режим всього режимів швидкостей є п'ять. Після того як ми вибрали швидкість її значення відображається на семи сегментному індикаторі;

4. Після того в залежності який режим ми вибрали, якщо це Режим 1 то потрібно помістити робот на рівну поверхню з розграфленими на ній чорними лініями, якщо це Режим 2 потрібно помістити робот тільки на рівну поверхню, потім натиснути кнопку «Старт» (S6);

5. По завершені користування потрібно натиснути кнопку «Стоп» (S7) після чого можна вимкнути робот або вибрати новий режим і почати все спочатку;

Трек для руху робота:

Рисунок 2.3 - Трек

2. Розробка і опис структурної схеми

Структурна схема є першою моделлю електронного пристрою, яка відображає принцип роботи пристрою в загальному вигляді. Перевагою структурної схеми є те, що по ній можна швидко одержати уявлення про склад, структуру і виконувані ним функції, не відвертаючи увагу на схемну реалізацію його функціональних частин.

Размещено на

Рисунок 3.1 - Структурна схема мікропроцесорної системи

МК-мікропроцесор;

Блок датчиків:

Ш правий датчик відслідковування лінії;

Ш лівий датчик відслідковування лінії;

Ш правий фото сенсорний датчик;

Ш лівий фото сенсорний датчик;

Блок Кнопок:

Ш кнопка «увімкнення/вимкнення системи»;

Ш кнопка «режим відслідковування лінії»;

Ш кнопка «режим руху на світло»;

Ш кнопка «збільшення швидкості»;

Ш кнопка «зменшення швидкості»;

Ш кнопка «Старт»;

Ш кнопка «Стоп»;

Блок індикаторів:

Ш індикатор зеленого кольору «увімнений»;

Ш індикатор синього кольору «Режим слідування по лінії»;

Ш індикатор червоного кольору «Режим руху на світло»;

Ш семи сегментний індикатор для виведення значення швидкості;

Блок двигунів:

Ш правий двигун;

Ш лівий двигун.

3. Розробка і опис принципової схеми

Розробка принципової схеми проводиться до структурної схеми, зображеної на рисунку 3.1.

Розробка принципової схеми представляє собою синтез структурно-функціональної схеми нассемо технічному рівні з врахування вимог технічного завдання, а також вимог, що висуваються розробником до кожного функціонального елемента. Принципова схема значно повніше відображає властивості системи, що розробляється.

Мікроконтролер AT89C51:

В якості мікропроцесора в системі управління використовується однокристальна 8-ми розрядна мікро-ЕОМ АТ89С51.

Мікросхема містить: 8-ми розрядний центральний процесор, логічний процесор з порозрядною і побайтовою обробкою даних, вмонтований тактовий генератор, вмонтований ОЗП даних (128 байт), 20 регістрів спеціального призначення, 8 шин входу / виходу, 2 вмонтованих 16-ти розрядних таймери-лічильники, двохсторонній порт послідовного входу/ виходу, система переривань двома рівнями пріоритетності від двох зовнішніх і трьох внутрішніх пристроїв, адресний простір (64 к) для зовнішньої ПЗП, адресний простір (64 к) для зовнішнь...