学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

第四届CCTV机器人电视大赛控制系统的研制

作　者: 柳欣
导　师: 尹志强
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机器人 SPCE061A单片机传感器阵列寻迹
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 331次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文在充分研究各种控制对象的基础上,提出了基于凌阳SPCE061A单片机的总体设计方案,采用模块化思想,设计了各个硬件模块的接口电路,主要包括电源稳压模块、键盘输入模块、传感器信号检测识别模块、气阀控制模块、直流电机功率放大驱动电路模块和PWM信号产生电路控制舵机模块等,并制作PCB,采取各种抗干扰措施,为控制系统提供了良好的硬件平台。同时,充分利用各种传感器采集外界信息,采取不同的传感器阵列,配合适当的软件算法,完成各种不同的功能。此外,本文还对步进电机和直流伺服电机的控制也做了相应的研究,对自主机器人的速度控制和位置控制达到了预先制订的要求。最后,本文指出了在设计中的一些不足之处,并提出了一些改进意见。

全文目录

第一章绪论  14-17
  1.1 机器人概述  14-16
    1.1.1 机器人的定义  14
    1.1.2 国外机器人的发展状况  14-15
    1.1.3 国内机器人的发展状况  15-16
  1.2 课题的来源和研究目的  16-17
    1.2.1 课题的来源  16
    1.2.2 本课题的研究目的  16-17
第二章关键机械结构简介及控制系统总体方案研究设计  17-24
  2.1 关键机械结构简介  18-19
    2.1.1 驱动系统简介  18
    2.1.2 气动出球结构简介  18-19
    2.1.3 升降结构简介  19
    2.1.4 拨动主火炬旋转结构简介  19
  2.2 控制系统总体方案研究设计  19-24
    2.2.1 控制系统的结构  19-21
      2.2.1.1 串行处理结构  19-20
      2.2.1.2 并行处理结构  20
      2.2.1.3 控制系统结构类型的选择  20-21
    2.2.2 控制系统的硬件设计  21-22
      2.2.2.1 控制系统硬件的组成  21
      2.2.2.2 控制系统硬件设计的原则  21-22
    2.2.3 控制系统的软件设计  22
    2.2.4 控制系统的总体设计流程  22-24
第三章控制系统关键模块的硬件实现  24-43
  3.1 单片机的选择和开发应用方式  24-26
    3.1.1 单片机的选择  24-25
    3.1.2 SPCE061A的开发应用方式  25-26
  3.2 电源稳压电路设计  26-27
    3.2.1 稳压的必要性  26
    3.2.2 集成稳压器件的选择  26-27
    3.2.3 稳压电路的设计  27
  3.3 键盘设计  27-30
    3.3.1 键盘设计方案的选择  27-28
    3.3.2 键盘电路设计  28-29
    3.3.3 按键消抖处理  29-30
  3.4 传感器信号检测识别电路设计  30-32
    3.4.1 逻辑电平转换的必要性和常见的电平转换方法  30-31
    3.4.2 电平转换电路设计  31-32
  3.5 继电器控制电路设计  32-34
    3.5.1 继电器的分类和选型  32-33
      3.5.1.1 继电器的分类  32
      3.5.1.2 继电器的选型  32-33
    3.5.2 继电器的三种附加电路  33
    3.5.3 控制电路的设计  33-34
  3.6 直流电机功率放大驱动电路设计  34-36
    3.6.1 直流电机驱动芯片的选择  34-35
    3.6.2 LMD18200的性能简介  35
    3.6.3 芯片外围电路的设计  35-36
  3.7 微型伺服马达(舵机)的PWM 控制方式电路设计  36-39
    3.7.1 微型伺服马达简介  36-37
    3.7.2 舵机的内部结构和工作原理  37-38
    3.7.3 舵机的PWM控制方法  38-39
  3.8 应用系统的硬件抗干扰设计研究  39-43
    3.8.1 干扰的主要耦合方式  40-41
    3.8.2 硬件电路中常用的抗干扰设计方法  41-42
    3.8.3 PCB中的抗干扰设计方法  42
    3.8.4 硬件抗干扰设计总结  42-43
第四章控制系统软件的关键技术研究  43-60
  4.1 传感器的信号检测算法研究  43-46
    4.1.1 光电传感器简介  43
    4.1.2 光电传感器的类型及选择  43-44
    4.1.3 光电传感器的工作原理  44-45
    4.1.4 基于状态机循环的滤波算法研究  45-46
  4.2 寻迹算法的实现  46-52
    4.2.1 传感器的布局分析  46-49
      4.2.1.1 分火炬机器人传感器布局  47-48
      4.2.1.2 桥板机器人传感器布局  48-49
    4.2.2 传感器寻迹信号检测结果分析  49-51
      4.2.2.1 分火炬机器人寻迹信号检测结果分析  49-50
      4.2.2.2 桥板机器人寻迹信号检测结果分析  50-51
    4.2.3 寻迹算法的软件流程  51-52
  4.3 主火炬颜色判别算法及转向与转速的测量  52-57
    4.3.1 主火炬颜色判别算法  52-55
      4.3.1.1 光电接近开关的位置布局分析  53
      4.3.1.2 光电接近开关的信号组合检测分析  53-55
    4.3.2 主火炬转向判别与转速测量的软件实现  55-57
  4.4 位操作的实现方法简介  57
  4.5 软件抗干扰设计  57-60
    4.5.1 指令冗余  57-58
    4.5.2 软件陷阱技术  58-59
    4.5.3 看门狗，技术  59-60
第五章步进电机与直流伺服电机的控制研究  60-70
  5.1 步进电机开环控制的研究  60-65
    5.1.1 步进电机的工作原理和特点  60-61
    5.1.2 步进电机控制方式的选择  61-62
    5.1.3 步进电机的速度控制方法  62
    5.1.4 步进电机升降速的离散化处理研究  62-65
  5.2 无刷直流伺服电机的半闭环控制研究  65-70
    5.2.1 无刷直流伺服电机简介  65
    5.2.2 直流伺服电机的型号选取及驱动器的引脚连接  65-66
    5.2.3 DAC转换模块电路设计  66-68
      5.2.3.1 AD558的主要应用特性  66-67
      5.2.3.2 电压输出量程选择电路  67
      5.2.3.3 直流伺服电机的控制  67-68
    5.2.4 分火炬机器人准确定位的实现  68-69
    5.2.5 直流伺服电机的升降速控制  69-70
第六章总结  70-72
参考文献  72-74
作者攻读硕士期间发表的论文  74-75
附录一  75-76
附录二  76-80
附录三  80-81
附录四  81-82
附录五  82-83
附录六  83

第四届CCTV机器人电视大赛控制系统的研制

内容摘要

全文目录

相似论文