基于MSP430的運(yùn)輸機(jī)器人的設(shè)計(jì)

劉歡　鄧婷

摘要：本文設(shè)計(jì)一款基于MSP430單片機(jī)的小型貨運(yùn)機(jī)器人。小型貨運(yùn)機(jī)器人以msp430為控制核心，L298N為核心的驅(qū)動(dòng)電路，減速電機(jī)為動(dòng)力。具有自動(dòng)尋跡，遙控行駛，聲光報(bào)警，避障的功能。可應(yīng)用于機(jī)場行李運(yùn)輸，倉庫貨物轉(zhuǎn)運(yùn)。由于體積小，載重大，又可以在比較復(fù)雜的場地中運(yùn)行，對(duì)手推車等傳統(tǒng)工具有一定的替代能力。

關(guān)鍵詞：msp430；遙控；尋跡機(jī)器人；驅(qū)動(dòng)電路

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）02-0156-02

Abstract：In this paper， we design a small cargo robot based on MSP430 mcu. Small cargo robot with MSP430 as the control core， L298N as the core of the driving circuit， the motor speed as the driving force. With automatic tracking， remote control， sound and light alarm， obstacle avoidance function. Can be applied to the airport baggage transport， warehouse cargo transport. Due to the small size， large load， and can run in more complex venues， the opponent's trolley and other traditional tools have a certain alternative.

Key words： MSP430； Wireless remote control； Tracing Robot； Drive circuit

物流行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了載運(yùn)工具的智能化過程，在貨物的周轉(zhuǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過程中，大批智能化的機(jī)械設(shè)備已廣泛應(yīng)用于車站、港口、機(jī)場、工廠、倉庫等，極大地降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，很少有廉價(jià)簡易智能工具來替代工人肩扛手抬。手推車和平板車依然是主力軍。這些設(shè)備無論是速度還是效率上，都限制了貨物的運(yùn)輸效率。

基于此，本文設(shè)計(jì)一款小型貨運(yùn)機(jī)器人，以msp430為控制核心，L298N為核心的驅(qū)動(dòng)電路，減速電機(jī)為動(dòng)力具有自動(dòng)尋跡，聲光報(bào)警，避障的功能。另外設(shè)計(jì)中配件盡量采用電動(dòng)車配件，使得維護(hù)起來較為方便。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 框圖設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖1所示。

主要包括主控模塊、尋跡模塊、無線遙控模塊、安全模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警模塊等。

1.2 單元模塊設(shè)計(jì)

1.2.1無線接收模塊

無線接收模塊電路原理圖如圖2所示。采用LC振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)為解碼后的高電平信號(hào)，使用極為方便，并且價(jià)格低廉，所以被廣泛使用。帶四路解碼輸出（同時(shí)也可改為六路點(diǎn)動(dòng)或互鎖輸出），使用方便；頻點(diǎn)調(diào)試容易，供貨周期短；產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，性價(jià)比高。

接收模塊有較寬的接收帶寬，一般為±10MHz，出廠時(shí)一般調(diào)在315MHz或433.92MHZ，接收模塊一般采用DC5V供電。

1.2.2避障及報(bào)警模塊

小車提示模塊使用了蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)判斷到站臺(tái)就控制蜂鳴器發(fā)出聲音。

1.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

L298N是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于 H橋集成電路，其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。為了避免電機(jī)對(duì)單片機(jī)的干擾，本模塊加入光耦，進(jìn)行光電隔離，從而使系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。 本模塊具有體積小，控制方便的特點(diǎn)。 外圍電路設(shè)計(jì)光耦的作用是防止芯片燒毀后大電流流經(jīng)單片機(jī)燒毀單片機(jī)，二極管防止減速電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生電流逆流，燒毀芯片。

1.2.4 尋跡模塊

圖5為本設(shè)計(jì)的黑白線傳感器電路圖。圖6為實(shí)物圖。

2 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)硬件設(shè)計(jì)情況，針對(duì)性的進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，主要包括初始化過程、中斷查詢、小車避障判斷、各項(xiàng)運(yùn)行等，具體的流程圖如圖7所示。

3 控制與功能實(shí)現(xiàn)

3.1自動(dòng)行走的實(shí)現(xiàn)

機(jī)器人接受啟動(dòng)指令，單片機(jī)采集傳感器信號(hào)，正常情況下黑白檢測(cè)傳感器AB未檢測(cè)到黑色軌跡，輸出高電平給單片機(jī)，單片機(jī)通過端口，輸出相應(yīng)電平給驅(qū)動(dòng)電路，間接實(shí)現(xiàn)是兩臺(tái)減速電機(jī)CD同時(shí)正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)直線行駛，當(dāng)機(jī)器人行走偏左時(shí)，A輸出高電平，B輸出低電平，此時(shí)，單片機(jī)控制C正轉(zhuǎn)，D逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)行駛方向偏右時(shí)，A輸出低電平，B輸出高電平，單片機(jī)控制C逆轉(zhuǎn)，D正轉(zhuǎn)，從而糾正行駛方向。前進(jìn)中遇到AB輸出電平全為低時(shí)，認(rèn)為到達(dá)停止線，CD同時(shí)逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)剎車。

3.2遙控行走的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)機(jī)器人因意外或者是外界造成機(jī)器人對(duì)路況無法識(shí)別時(shí)，我們用手動(dòng)遙控，控制機(jī)器人工作，遙控ABCD，四個(gè)按鍵，分別按下在接收端相應(yīng)的端口會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的低電平信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)接收后選擇相應(yīng)的行走方式，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)向。

3.3各種安全措施的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)機(jī)器人左右轉(zhuǎn)時(shí)，相應(yīng)轉(zhuǎn)向燈閃動(dòng)，蜂鳴器發(fā)出滴滴聲，提醒前后方人員注意。當(dāng)紅外對(duì)管E檢測(cè)到前方障礙物，輸出高電平信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制CD逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)剎車，同時(shí)蜂鳴器長鳴，左右轉(zhuǎn)向燈同時(shí)閃動(dòng)，當(dāng)障礙物解除后機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)。

當(dāng)機(jī)器人行使至終點(diǎn)線，剎車，停止前進(jìn)，直至接收到啟動(dòng)指令。

4總結(jié)

本文通過軟硬件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸機(jī)器人的簡單設(shè)計(jì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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