《智能化自寻迹程控车模外形及其控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能化自寻迹程控车模外形及其控制系统设计（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南华大学机械工程学院毕业设计第 1 页，共 50 页引言全套 CAD 图纸，联系自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的
2、核心器件是摄像管或 CCD，目前的 CCD 已能做到自动聚焦。但 CCD 传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。自动寻迹是基于自动导引小车（AGVauto-guided vehicle）系统，实现小车自动识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。采用与地面颜色有较大差别的线条作引导，使用传感器感知导引线和障碍判断南华大学机械工程学院毕业设计第 2 页，共 50 页第一章设计方案与论证采用 ATMEL 公
3、司生产的 AT89S51 型单片机作为我们的控制单元，因为该型单片机价格便宜，功能比较强大，性价比高，而且在市场上很容易买到。通过红外传感器、电感式接触开关等器件来采集各类信息，送入主控单元单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。其中寻迹（黑带检测）采用市面上通用的发射管及接收头，经过单片机调制后发射。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8- Z/BX 检测。此系统比较灵活，更重要的是采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。黑带寻迹采用红外线发射和接受原理。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX 检测，产生的高
4、低电平信号经过处理后控制小车停转。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现。南华大学机械工程学院毕业设计第 3 页，共 50 页第二章 外形设计图.1最终效果如图.1 所示。.1 绘图软件的选择我选用的是现在最流行的三维绘图软件 PRO/E，这是一个方位的 3D 产品开发软件，它集零件设计、产品装配、墨菊开发、NC 加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、压力分析、产品数据管理等功能于一体。其中工业设计模块（CAID）主要用于对产品进行几何设计。以前在零件未制造出来时，是无法观看零件的形状的，只能通过二维平面图形进行
5、想象。现在，随着三维软件的出现，设计者可以在零件未制造出来之前，观看和评价零件的几何外形，现在，3ds max 软件可以生成实体模型，但用 3ds max 软件生成的模型在实际工程中是“中看不中用” 。用 PRO/E 软件生成的试题模型，不仅外观南华大学机械工程学院毕业设计第 4 页，共 50 页真实，而且相当实用，PRO/E 中文野火版中各阶段的的各个工作数据库的产生都要依赖与实体建模生成的数据。而该课题设计的遥控玩具汽车，又涉及到大量的曲面设计，而 PRO/E 正好有着强大的曲面设计功能，故在遥控玩具汽车外形设计这块，我主要是选用 PRO/E 来进行设计。2.2 设计方法分析设计准备：先得
6、到扫描的数据库，将数据资料导入 Pro/ENGINEER 软件进行描线。制作结构外观设计时，首先根据产品需求，确定它的整体外观尺寸。设计内部结构时，需要考虑硬件尺寸，因为在外壳里面需要放置所有零件，例如定位 PCB的孔位、指示灯的位置，上下盖的固定位置等。然后在基础线上取面，拆分出各个零部件，拆分方式以 ID 的外形图为依据，若担心强度不足，可以通过在内部拉加强筋来解决，效果远远好过单一的增加壁厚。然后制作装配图，将拆分出的各个零部件按装配顺序分别引入，选择用参考中心重合的对齐方式，放入电子内部零件。将各个零件引入装配图时，应根据需要将有些零部件先做成一个组件，然后再把组件引入装配图。遥控玩具
7、汽车外型设计总图复杂，用到的建模功能非常多，需要使用扫描特征、混合特征、延伸、拉伸曲面以及曲面合并等工具来实现2.3 产品外观造型的三大美学因素一件产品的美并不是由唯一的因素造成的，它会牵涉到造型、色彩、材质、结构等多方面的美学因素，以及受到独特的地区生活习惯，社会文化和流行特征的影响。我们很难用一套固定的模式，表达所有不同种类产品的造型美感，只能用以下的三大美学因素分类说明。2.3.1 造型造型就是外型，产品造型是否美观，总是客户第一眼看见的。所以，造型将是产品设计的核心而造型设计所需的基础几何技法有点、线、面、形状韵律、南华大学机械工程学院毕业设计第 5 页，共 50 页造型、模块、纹理、
8、对称、平衡、统一、空间和体积。这是第一阶段的美学规律。而造型设计第二阶段所需的高级技法有对比、调和、渐变、质量和重点。 ，当然，还有一部分的造型美技法，需要我们在生活中的美学体验，以上的技法必须予以混合运用，才能达到良好的效果。2.3.2 颜色颜色就是色彩，它是构成产品形态的美的重要组成部分，而造型设计也需要熟悉色彩学。色彩的配置在产品造型设计中是非常重要的部分，有一些应用，如对比，调和等。对造型设计者而言，除了需要了解色彩的基本常识以外，我们还必须了解色彩心理学，这更加有助于设计时的配色参考重点。色彩的心理感受有以下几类，冷暖色感、轻重色感、软硬色感、前后色感、大小色感、华朴色感、活沉色感和
9、燥静色感。基于我们这个设计是遥控玩具汽车，它的消费群体主要是广大的儿童，所以在它外型的颜色搭配上，我们应该更多地选用暖色调。而在配色时，针对它的消费群体的特殊性，配色的主题应该为动感，这种最鲜艳的色彩组合通常中央都有原色（黄色） 。黄色代表带给万物生机的太阳，活力和永恒的动感。当黄色加入白色后，它的光亮的特质就会增加，并产生出格外耀眼的全盘效果，动感色的应用：高度对比的配色设计，如黄色和它的补色紫色，就含有活力和行动的意味，尤其是出现在圆形的空间里面，身处于黄色或其它的任何一个明色的环境，几乎是不会感到沮丧的，这点很符合小朋友的心理。2.3.3 材料与结构商品的美感与构成它的材料、结构和质感是
10、分不开的。由于本设计的材料比较明确，那就是塑料。所以在材料对造型美感的影响我们可以忽略。南华大学机械工程学院毕业设计第 6 页，共 50 页第三章 单片机介绍AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及弓脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价位 AT89S51 单片机可为您提供许多高性价比的应用
11、场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数:MCS-51 产品指令系统完全兼容4k 字节在系统编程(ISP)Flash 闪速存储器1000 次擦写周期 4. 0-5.5V 的工作电压范围全静态工作模式:OHz-33MHz三级程序加密锁128X8 字节内部 RAM32 个可编程 I/0 口线2 个 16 位定时/计数器6 个中断源全双工串行 UART 通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲模唤醒系统看门狗(WDT)及双数据指针掉电标识和快速编程特性灵活的在系统编程(ISP 一字节或页写模式)南华大学机械工程学院毕业设计第 7 页，共 50 页图 3.1功能特性概述:AT89S51 提供以下标准功
12、能:4k 字竹 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM, 32 个 I/O 口线，看门狗(WDT ),两个数据指针，两个 16 位定时/计数器，一个 5 南华大学机械工程学院毕业设计第 8 页，共 50 页向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51 可降至 OHz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电力式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。图 3.2逻辑门电路，对端口写1”可一作为高阻抗输入端
13、用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址(低 8 位)和南华大学机械工程学院毕业设计第 9 页，共 50 页数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，PO 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。Pl 口:P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)，Flash 编程和程序校验期间，P1
14、 接收低 8 位地址。表 3.1P2 口:P2 是一个带有内部上拉电组的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(I)。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器(例如执行 MOVX DPTR指令)时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器(如执行MOVX Ri 指令)时，P2 口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中 P2 寄存器的内容)，在整个访问
15、期间小改变。Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和其它控制信号P3 口:P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流(I)。P3 口除了作为一般的 I/0 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示:P3 口还接收一此用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。南华大学机械工程学院毕业设计第 10 页，共 50 页表 3.2RST:复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出
16、现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRTO 位(地址8EH )可打开或关闭该功能。DISRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG )如有必要，可通过对特殊功能寄存器(SFR)的 8FH 单元的 DO 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效。PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是
