災(zāi)難救援機(jī)器人制作方案

5、 電路各部分原理分析

5.1、電源電路分析

本系統(tǒng)可以采用干電池供電，也可以用可反復(fù)充電的鋰電池供電。無(wú)論用什么方式供電，最主要的是要保證在給系統(tǒng)供電時(shí)電壓的波動(dòng)盡可能小。因此在電源電路中我們采用了MCP170A高性能穩(wěn)定芯片對(duì)系統(tǒng)供電進(jìn)行穩(wěn)壓。MCP170A系列是采用CMOS工藝制造的低壓差(LDO)穩(wěn)壓器

6 、方案驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

6.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

系統(tǒng)中，電機(jī)是選擇最主要的執(zhí)行部件。根據(jù)不同的要求可以選擇同一類(lèi)型中不同種類(lèi)的電機(jī)。通常包括普通直流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等多種類(lèi)型。由于考慮電機(jī)成本和所完成的任務(wù)的性質(zhì)而選擇不同的電機(jī)，不過(guò)一般情況下都采用普通直流電動(dòng)機(jī)，如有特殊要求，在采用 其他類(lèi)型的電機(jī)無(wú)論采用哪種型號(hào)的電機(jī)或者哪種類(lèi)型的電機(jī)，其工作時(shí)的電流都比較大，且變化范圍也比較大，所以電機(jī)不能由單片直接驅(qū)動(dòng)，必須在電機(jī)前外加電機(jī)LG9110電氣特性。驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)選擇具有成本低，功能大，電路接線(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。LG9110是專(zhuān)為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專(zhuān)用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之機(jī)中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可*性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通750~800mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá)1.5~2A；同時(shí)它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開(kāi)關(guān)功率管的使用上安全可*。LG9110的電氣特性如表3所示以及LG9110器件管腳圖如圖5所示

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6 所示。其工作原理為：當(dāng)輸出端口經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片向電機(jī)發(fā)出信號(hào)時(shí)，由于微弱信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，于是，驅(qū)動(dòng)信號(hào)把微弱信號(hào)放大后才能使電機(jī)正常工作。接線(xiàn)可按圖6要求

6.2 單片機(jī)系統(tǒng)

MSP430系列單片機(jī)整個(gè)復(fù)位在電路包括芯片內(nèi)、外兩個(gè)部分。由于MSP430系列單片機(jī)具有上電復(fù)位功能。因此，上電后只要保持RST/NMI(設(shè)置為復(fù)位功能)為高電平即可。通常的做法是除了在RST/NMI管腳接10~100kΩ的上位電阻外，還需要再接0.1μ F的電容，電容另一端接地，這樣做的目的是令復(fù)位更加可*。如果想讓其隨時(shí)復(fù)位只需要將復(fù)位鍵按下，在RST/NMI管腳產(chǎn)生低電平信號(hào)即可使其復(fù)位。

6.3電源電壓采樣電路及欠壓指示電路

該電路的作用是通過(guò)時(shí)采樣電源電壓，此系統(tǒng)中主要是對(duì)低電壓進(jìn)行采集，當(dāng)電源電壓小于系統(tǒng)規(guī)定的最低電壓時(shí)，系統(tǒng)便發(fā)出錢(qián)呀指示信號(hào)，提醒人們及時(shí)更換電池或及時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。當(dāng)電壓長(zhǎng)久得不到提高，便會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。在采樣過(guò)程中，模擬輸入信號(hào)將連接到A/D內(nèi)核的電容陣列，所以電容網(wǎng)絡(luò)的充電將由模擬信號(hào)源提供。電容網(wǎng)絡(luò)的充電將在采用期間完成。那么，模擬信號(hào)源的內(nèi)阻，動(dòng)態(tài)阻抗以及電容網(wǎng)絡(luò)的容量應(yīng)該與采樣周期相匹配，以保證能達(dá)到10位轉(zhuǎn)換精度。系統(tǒng)中的電容器當(dāng)電壓變化過(guò)大時(shí)起到緩沖作用，如果電壓電壓基本沒(méi)有變化，它視為斷路。具體接線(xiàn)如圖7所示

6.4 編程接口電路

此編程接口電路屬于標(biāo)準(zhǔn)器件，在N4腳上外接一電阻R16和發(fā)光二極管LEDI，具體接法如圖8所示，當(dāng)需要控制器輸入程序時(shí)，線(xiàn)路接通后發(fā)光二極管便會(huì)點(diǎn)亮。這樣做的目的是當(dāng)接口出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，便于檢查和維

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路

程序設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是按照一定的原則、一定的思想和方法將這些指令組織起來(lái)，CPU按設(shè)計(jì)者的思想執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)一定的功能，最終解決所需要解決的問(wèn)題?？梢允褂媚K化的程序結(jié)構(gòu)組織指令和編寫(xiě)程序。MSP430程序設(shè)計(jì)除了可使用匯編語(yǔ)言外，使用C語(yǔ)言更能提高設(shè)計(jì)效率，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。MSP430 C語(yǔ)言編譯環(huán)境提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)。要使用這些標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，只要在程序的開(kāi)頭聲明要使用的庫(kù)函數(shù)所在的文件開(kāi)頭，之后在程序中就可以直接調(diào)用了，因此使用起來(lái)十分的方便。具體主程序流程圖見(jiàn)圖9所示

四、 方案可行性分析

（1）我們的指導(dǎo)老師楊老師多年致力于機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)及教育，多次以機(jī)器人教練的身份參加“青少年機(jī)器人大賽”，作品多次獲得不同層次的獎(jiǎng)項(xiàng)。

（2）我們社團(tuán)從成立至今，多次跟隨楊老師進(jìn)行機(jī)器人開(kāi)發(fā)|組裝和創(chuàng)新。在此期間學(xué)到了很多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的使用和應(yīng)用方面的知識(shí)，會(huì)員們也通過(guò)自己親手的實(shí)習(xí)了解到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性，同時(shí)也了解了像超聲波傳感器和紅外線(xiàn)傳感器單片機(jī)的很多未知知識(shí)等。

（3）我們協(xié)會(huì)還有來(lái)自計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、物理專(zhuān)業(yè)、數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的一些會(huì)員，他們之中有很多現(xiàn)在已經(jīng)能夠熟練的掌握關(guān)于編程和機(jī)器人構(gòu)造方面的技術(shù)了，具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，他們的加入可以說(shuō)對(duì)我們協(xié)會(huì)帶來(lái)了不少的驚喜和意外，特別是有時(shí)候的一些奇思妙想更是讓我們受益匪淺??！

（4）另外還有我們機(jī)電系的幾位機(jī)械設(shè)計(jì)方面的老師、PLC編程老師、單片機(jī)老師更是為我們這個(gè)協(xié)會(huì)注入了強(qiáng)大的生命力和雄厚的師資力量和技術(shù)支持，使我們?cè)谶@個(gè)探索的過(guò)程中少走了不少的彎路,受益頗多。