自動導(dǎo)引小車_AGV_的單片機(jī)控制系統(tǒng)

1、第21卷第4期2004年12月河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)Journal of the Hebei Acade my of SciencesVol.21No.4Dec20043文章編號:100129383(200404-0053-03自動導(dǎo)引小車(AGV的單片機(jī)控制系統(tǒng)商國娟1,單根立1,王少巖2(1.河北科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,河北石家莊050054;2.河北省激光研究所,河北石家莊050081摘要:AG V單片機(jī)控制系統(tǒng)具有體積小、成本低、控制可靠等優(yōu)點(diǎn)。主要從硬件方面討論單片機(jī)控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹了其主要模塊的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:AG V;單片機(jī);脈寬調(diào)速;控制系統(tǒng)中圖分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

2、The si n gle2ch i p m i croco m puter con trol system of AGVSHAN G Guo j uan1,SHAN Ge n li1,W AN G shao yan2(1.College of M echanical&Electronic Engineering,Hebei U niversity of Science&Technology,Shijiazhuang050054,China;2.Hebei Institute of Laser,Shijiazhuang Hebei050081,ChinaAbstract:The

3、Single2chi p M icr ocomputer Contr ol Syste m of AG V have the merits of s mall vol2 ume,l o w cost,reliable contr ol and others.The questi on of hardware of the syste m is discussed and the realizing method in main model is intr oduced.Keywords:AG V;Single2chi p M icr ocomputer;P WM;Contr ol Syste

4、m隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,物流技術(shù)在制造業(yè)、第三方物流、電子商務(wù)等中的飛速的發(fā)展,使自動導(dǎo)引小車(AG V得到了廣泛的應(yīng)用。自動導(dǎo)引小車(AG V是一種無人駕駛搬運(yùn)車,它可以按照控制系統(tǒng)下達(dá)的指令,根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的程序,依照車載傳感器確定的位置信息,沿著規(guī)定的行駛路線和?？课恢米詣有旭?完成一系列作業(yè)功能。1AGV的整體組成作為一種智能移動機(jī)器人,自動導(dǎo)引車是建立在一個組織及計(jì)算機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上的復(fù)雜工程系統(tǒng),具有一定的自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力,其自主式功能是在傳感器和控制信息處理結(jié)構(gòu)支持下實(shí)現(xiàn)的。自動導(dǎo)引車系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。筆者著重研究AG V的單片機(jī)控制系統(tǒng)。自動導(dǎo)引車系統(tǒng)主要模塊有

5、:(1運(yùn)動系統(tǒng)。AG V的運(yùn)動系統(tǒng)是AG V的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu),主要有履帶式、足式和輪式三類,其中輪式應(yīng)用最為普遍。本系統(tǒng)選用輪式結(jié)構(gòu),前邊左右兩輪分別驅(qū)動形式。(2傳感系統(tǒng)。AG V通過傳感系統(tǒng)來獲得外部環(huán)境信息,通常由探測信號發(fā)送控制模塊、接收控制模塊和傳感器等組成。目前在AG VS中應(yīng)用有電磁感應(yīng)器、超聲波傳感器、紅外傳感器、反射式傳感器等。本系統(tǒng)采用自己制作的光敏傳感器。(3信息處理系統(tǒng)。AG V通過多種傳感器獲得了外部環(huán)境的各種信息,需要在信息處理系統(tǒng)中加以處理,對其進(jìn)行融合、加工、協(xié)調(diào),從而獲得關(guān)于自動導(dǎo)引車工作狀態(tài)和外部環(huán)境的整體信息。(4自主決策系統(tǒng)。AG V的智能程度決定于其自主

6、決策系統(tǒng)。它接受監(jiān)控系統(tǒng)命令,執(zhí)行規(guī)劃決3收稿日期:2004-02-18作者介紹:商國娟(1974-,女,河北滿城縣人,燕山大學(xué)在職碩士研究生,講師,主要從事機(jī)械制造及設(shè)計(jì)自動化研究策,控制車體動作;控制傳感器系統(tǒng),進(jìn)行目標(biāo)物的測量,執(zhí)行導(dǎo)航的任務(wù);對信息處理系統(tǒng)分析得出的信息,以指引自動導(dǎo)引車行進(jìn)。(5通訊系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令,及時、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng),完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動作;另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息,回送給監(jiān)控系統(tǒng),作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù) 。圖1自動導(dǎo)引小車體系結(jié)構(gòu)圖2控制系統(tǒng)配置由上面論述可以看出控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是其功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵,它以中央

7、控制器為核心,由電機(jī)驅(qū)動及調(diào)速、速度檢測、路徑探測等單元構(gòu)成,體系結(jié)構(gòu)如圖2所示 。圖2自動導(dǎo)引小車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.1中央控制器中央控制器采用AT89C55WD 單片機(jī),內(nèi)置看門狗,它具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),主要完成以下功能:(1接收上位機(jī)指令,經(jīng)譯碼后給出左右輪的速度設(shè)定值。(2根據(jù)速度給定值和實(shí)測值,按預(yù)定控制算法得到控制量,實(shí)現(xiàn)P WM 方式調(diào)速,完成單輪的速度閉環(huán)控制。(3接收位置、路徑檢測電路的信號。AT89C55WD 單片機(jī)主要I/O 口接線分配見表1。表1AT89C55WD 主要接口分配I/O 口接口分配功能T1,T0光電編碼器讀入P0.00.1、P1.01.7顯示

8、P2.02.2鍵盤P0.6P0.7電機(jī)輸出端P2.52.6?？繖z測信號輸入P3.0,P3.1無線接收數(shù)據(jù)輸入P3.2,P3.3P2.3,P2.4路徑檢測輸入、中斷請求45河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)2004年第21卷2.2各主要模塊的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中主要包括:(1晶振、復(fù)位電路,以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)工作時鐘基準(zhǔn)和上電復(fù)位功能(2路徑檢測模塊。自動導(dǎo)引小車采用地面鋪設(shè)感光材料,小車上裝有光敏傳感器的方法來感知路徑信息,光敏傳感器是把一個發(fā)光二級管和一個光敏三級管封裝在一起的結(jié)構(gòu),經(jīng)過實(shí)踐使用可靠。(3電機(jī)的控制模塊。AG V 的兩輪分別為直流電機(jī)驅(qū)動,采用脈寬調(diào)速,通過調(diào)整脈沖高低電平的占空比,來調(diào)整電機(jī)的速度。從P0.

9、6輸出一定占空比的脈沖,為了保證當(dāng)電平的高電壓、低電壓相互跳轉(zhuǎn)時,控制電路不會出現(xiàn)競爭,本系統(tǒng)采用了一套控制電路來避免出現(xiàn)競爭現(xiàn)象,通過脈沖分配實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的脈寬調(diào)速,其中,脈寬調(diào)制放大器如圖3 。圖3脈寬調(diào)制放大器3抗干擾措施單片機(jī)控制系統(tǒng)要設(shè)計(jì)好抗干擾措施,否則,有可能理論上正確的東西,在實(shí)際應(yīng)用中,使用效果會大打折扣,本系統(tǒng)主要考慮如下抗干擾措施。(1電路板上每個集成塊要并接一個0.01uf 0.1uf 高頻電容,以減少集成塊對電源的影響。高頻電容連線靠近電源端并盡量短粗。(2而本系統(tǒng)采用蓄電池供電,徹底解決了電源對單片機(jī)的影響這一問題。(3晶振布線時應(yīng)與單片機(jī)引腳盡量靠近,用地線把時鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定。這個措施很重要。(4對單片機(jī)使用電源監(jiān)控或看門狗電路,以提高整個電路的抗干擾性能。本系統(tǒng)選用的單片機(jī)含有看門狗。(5將不用的代碼空間全部清“0”,或在跳轉(zhuǎn)指令前加幾個NOP,可在程序跑飛時歸位。(6通訊中的抗干擾,可以加數(shù)據(jù)校驗(yàn)位,或遇到外部參數(shù)設(shè)定或調(diào)整時,可以定時將參數(shù)重發(fā)一遍。4.結(jié)論本系統(tǒng)體積小,成本低,控制可靠,經(jīng)調(diào)試運(yùn)行可靠,具有較好的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn):1何立.MCS -51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)M