基于凌阳MCU的机器人平衡控制系统设计

基于凌阳MCU的机器人平衡控制系统设计

目录

摘要 (3)

第一章绪论 (4)

第1.1节选题背景 (4)

第1.2节本设计在理论和实际应用方面的价值 (4)

第1.3节本文主要研究内容 (5)

第二章凌阳单片机SPCE061A (6)

第2.1节 SPCE061A单片机 (6)

第2.2节 SPCE061A单片机的性能 (6)

第2.3节 SPCE061A单片机的外观及结构 (7)

第2.4节 SPCE061A单片机的输入/输出接口 (8)

第2.4.1节 SPCE061A 的 I/O 端口结构 (8)

第2.4.2节 SPCE061A并行I/O端口控制向量组合 (10)

第2.5节 SPCE061A 的最小系统 (11)

第三章传感器 (13)

第3.1节传感器的原理 (13)

第3.2节红外传感器 (13)

第3.3节倾角传感器 (14)

第四章系统的硬件设计 (17)

第4.1节智能小车 (17)

第4.2节智能小车硬件组成 (18)

第4.3节智能小车各模块的选择 (18)

第4.3.1节控制模块 (18)

第4.3.2节电机及驱动模块 (19)

第4.3.3节引导检测模块 (21)

第4.3.4节平衡模块 (22)

第4.3.5节电源及显示模块 (23)

第五章系统的软件设计 (24)

第5.1节小车控制算法 (24)

第六章实验结果与分析 (30)

第6.1节实验基础条件 (30)

第6.2节实验数据及分析 (30)

第6.3节智能小车运动性能的分析 (32)

结论 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

附录 (36)

摘要

在现代社会的各个领域，机器人得到了十分广泛的应用，尤其是机器人小车，本设计是利用凌阳单片机SPCE061A、红外传感器电路TCRT5000、倾角传感器电路SCA60C、LCD 显示电路构成的电动小车跷跷板系统。其中单片机最小系统SPCE061A作为检测和控制核心，通过红外发射和接收传感器TCRT5000完成对智能小车行进路线的控制，用红外传感器检测到开关信号送到单片机进行识别，进而发出相应控制指令控制小车寻线行驶；通过倾角传感器电路SCA60C完成跷跷板平衡控制，各部分都能实时显示，从而实现小车在跷跷板上寻找平衡点的智能化。

【关键词】：单片机、SPCE061A、智能小车、传感器

Design the balance controlling system of robot

based on sunplus MCU

Abstract

Nowadays, in many fields of modern society,robots have been widely used, particularly in the intelligent vehicle.This design is based on the 16 bit SPCE061A MCU, the intelligent vehicle called mobile robot , which is drived by two DC motors respectively, can trace precisely by detecting black leading lines on the seesaw. Reflecting infrared sensor TCRT5000, is used to detect black leading line. Tilting sensor SCA60C, is used to detect whether the seesaw is in balance and control the speed of the intelligent vehicle. The LCD can show the angle of inclination detected by SCA60C and translated by SPCE061A. In all, the design can make the intelligent vehicle trace on the seesaw, turn back, turn left, turn right automatically and make the seesaw in balance finally.

[Keyword]:MCU, SPCE061A, Intelligent Mini Vehicle, Sensor

第一章绪论

第1.1节选题背景

随着人类社会的不断发展，人们不断寻求一种能够解放人类劳动的有效方法，代替人们从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对未知世界的认识和改造。机器人技术就是在这种情况下应运而生，而且得到了迅速发展，它的发展是科学技术发展的综合性结果，同时，也成为了对社会经济发展产生重大影响的一门科学技术。机器人技术的发展归功于第二次世界大战后各国加强了经济的投入，从而推动了本国的经济的发展。例如日本，战后加强汽车工业的发展，但是由于日本人力的缺乏，迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，所以，日本的机器人技术世界领先。机器人技术的发展是生产力发展的必然结果，也是人类社会发展的必然结果，它的发展势必会给人类社会带来更多的便利，也会对人类社会的发展做出巨大贡献。

第1.2节本设计在理论和实际应用方面的价值

智能小车，即轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，它们已经在许多领域得到广泛应用。

电子制造业中的SMT产线上的贴片机，是机器人在工业自动化中的一个应用，它利用各种传感与探测技术和智能机器人结合来完成元器件的焊接任务，这种焊接技术精度高、集成度高，所以在现在的电子制造业中得到广泛的应用。

在日常生活中，智能轮式机器人的应用也十分广泛，日本的一些科技实力强大的公司已经研制出了能够完成日常生活中的洗碗、清洁等任务的机器人，这其中就利用到了机器人平衡控制技术。早在几年前，美国的科学家就设计出了一种双轮机器人，人站在上面操控它就可以平稳而且任意行驶，该项成果也就成了机器人平衡控制技术的典型的应用。

在太空探测研究领域，智能机器人小车的用武之地更是广泛，类似月球车的智能小车在太空探测研究中起到了非常关键的作用，它可以登录火星等未知星球进行科学探测，这些探测小车也是机器人平衡技术的典型应用。

另外，智能小车控制的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，能够提高道路的利用率、降低车辆的燃油消耗，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了一种新的解决途径。