基于单片机的植树小车.doc

基于单片机的植树小车
摘要:本设计以红外线传感器,颜色传感器,STC98C51最小系统,舵机控制板,机械臂部模块为基本构造,以直流电机驱动的履带式车地盘为基础载体。红外传感器位于车体四周,用以检测路线,感知周围障碍物,判断终点基于单片机的植树小车
摘要:本设计以红外线传感器,颜色传感器,STC98C51最小系统,舵机控制板,机械臂部模块为基本构造,以直流电机驱动的履带式车地盘为基础载体。红外传感器位于车体四周,用以检测路线,感知周围障碍物,判断终点位置;颜色传感器识别目标;单片机综合、分析各传感器传回的信息,控制小车沿指定路线前进并躲避障碍物、识别并抓取树苗、最终将树苗运送到终点,完成种植。本设计的开发制作立足于探讨现实中以机器代替劳动力进行植树等偏重体力的农业作业的可行性,为机械化作业提供开发经验。
关键词:循迹;机械;单片机;红外传感器
1 系统设计方案
工作原理:小车底部以及左右侧各有一对红外传感器。底部传感器控制小车沿指定路线前进,左右传感器感知车体两旁物体,左右两侧传感器感受到物体后,由颜色传感器判断该物体是树苗还是障碍物,单片机接收到颜色传感器传回的树苗(绿色)指令之后,控制小车保持静止,并对舵机发出指令,舵机带动机械臂将树苗抓起,机械臂收回后将树苗放在车体漏斗中。小车继续循迹,到达终点后,机械臂将树苗放入树坑,完成一次种植。
2 系统分述
电源系统
由于小車车体再加上机械臂总质量较大,故小车需要用到大功率电机带动小车前进,如果用单片机驱动可能导致单片机功率不稳,影响单片机处理效率,所以对电机和单片机分别供电,单片机由5V电池盒供电,电机采用12V学生电源供电。两个电源分别供电保证了小车前进动力充沛以及单片机始终保持以最佳状态处理信息。
机械臂模块
机械臂由五个舵机,若干支架、舵机座组成。五个舵机负责机械臂运动的五个自由度,使机械臂可以完成弯曲、抓取等规定动作。舵机座将整个机械臂固定在车体上,给机械臂一个牢固的支撑点。支架等作为机械臂的主干部分,延长机械臂长度,增加机械臂的工作范围。
传感器模块
本装置装有六个红外传感器,一个颜色传感器,其中两个红外传感器位于小车地盘底部,用于检测路线,使得小车沿着指定路线(白线)前进,车体左右两侧各有两个红外传感器,用来检测障碍物物,(当障碍物经过第一个传感器时,小车继续前进,当经过第二个传感器时,小车后退一小段距离,使得两个传感器都检测不到物体,即物体位于两个红外传感器之间,完成定位。)
3 软件部分
小车共四轮,前两轮为驱动轮,后轮为两个万向轮。单片机通过驱动控制两个前轮电机,实现小车的前进后退以及转向。
具体为:
两轮同时正向旋转,小车前进两轮同时停止,小车停止***反向旋转,右轮正向旋转,小车左转***正向旋转,右轮反向旋转,小车右转车底的两个红外传感器,在行驶过程中分部在路线两侧,单片机通过分析传感器返回的信号,控制小车直行,转弯。
具体如下:
当两个传感器为高电平时,小车直行左侧传感器为低电平,右侧为高电平时,小车往左转反之小车右转两传感器为低电平时,小车停止。
4 机械臂部分
机械臂含有五个自由度,