Aplicación de alcance ultrasónica sistema de robot móvil

Los sensores ultrasónicos son ampliamente utilizados en sistemas de prevención de robot de obstáculos. Basado en el principio que van ultrasónica, un sistema que va paralelo está diseñado. El método de realización composición del hardware y software del sistema se introducen. Con el objetivo del fenómeno de que multi-sensor paralelo que van es fácil de interferencia productos, la razón de la interferencia se analiza y se propone una solución eficaz. El sistema se utiliza en el experimento de evitación de obstáculos robot móvil, y se dan los resultados de la calibración experimentales de rango de medición del sistema.

sensor de ultrasonido para la medición de distanciase utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren la medición de distancia, tales como los robots móviles de evitar los obstáculos y los radares de marcha atrás debido a sus ventajas de sencillo procesamiento de la información, velocidad rápida y de bajo precio. Debido a las características de radiación de ultrasonido, la multi-sensor existente sistema que van utiliza la transmisión round-robin para reducir la generación de interferencias. Este método tiene un gran punto ciego para la distancia, y el rendimiento en tiempo real no se puede garantizar. Los datos de medición también es molesto para el procesamiento posterior tal como posicionamiento obstáculo y forma discrimination.They diseña un sistema que van ultrasónico con múltiples sensores que trabajan en paralelo. El sistema se utiliza para los experimentos de evitación de obstáculo en robots móviles inteligentes, y se obtienen buenos resultados.

1 Diseño del Sistema de alcance ultrasónica

Hay muchos métodos de medición de distancia por ultrasonidos. En este artículo se adopta el tiempo del método de vuelo, es decir, la distancia se calcula midiendo el tiempo t de la onda ultrasónica desde el sensor de transmisión a través del medio de propagación para el sensor de recepción. Su principio se puede expresar por la fórmula como L = vt / 2, (L es la distancia a medir; v es la velocidad de propagación de ondas ultrasónicas en el aire, y t es el tiempo de tránsito). La velocidad de propagación del ultrasonido en el aire está relacionada con la temperatura del medio ambiente, y la exactitud de medición de la distancia puede ser mejorada a través de la compensación de temperatura.

diseño de circuitos 1.1 Hardware

Incluye principalmente ordenador superior, procesador, circuito oscilador ultrasónico, circuito de accionamiento, la amplificación de la señal, la conformación y el circuito de comparación.

El procesador adopta la STC STC12C5410 de un solo chip, que es compatible con la serie 51. Cada microordenador de un solo chip controla dos sensores de ultrasonidos a través de un multiplexor, que están situadas en la parte delantera y trasera de la robot. La tarea principal del microordenador de un solo chip es medir el tiempo de tránsito y la temperatura ambiente, y calcular la distancia de los obstáculos. El microordenador de un solo chip comunica con el ordenador anfitrión a través de RS232. El equipo superior analiza los datos recibidos para localizar obstáculos y controlar el movimiento del robot.

El circuito del transmisor ultrasónico se compone de dos partes: un circuito de oscilación y un circuito de conducción. El circuito oscilante es un circuito simple compuesto de una puerta NAND, una resistencia y un condensador, que puede generar una señal de onda cuadrada de 40 kHz para impulsar el sensor ultrasónico para emitir ondas ultrasónicas; El circuito de conducción genera un pulso eléctrico ultrasónico con una cierta potencia para excitar el sensor ultrasónico, que está compuesto por 6 no puertas en la composición paralela, utilizando la capacidad de conducción del chip en sí. Después de ser conducido, la señal final agregada al sensor ultrasónico es una onda cuadrada con una amplitud de 5V.

1.2 Diseño del programa de software

En el sistema, el microordenador de un solo chip debe controlar 2 temporizadores, uno se usa para medir el tiempo de tránsito, y el otro se usa para establecer la velocidad de transmisión de la comunicación entre el chip único y la PC para garantizar la precisión de la comunicación. ; controlar un puerto de interrupción externo para monitorear el sensor de recepción ultrasónico en tiempo real si recibir la señal ultrasónica reflejada; Use una E / S para controlar el sensor de transmisor ultrasónico para emitir ultrasonidos a una frecuencia determinada; utilizando un solo protocolo de bus para controlar una E / S para leer el valor de la temperatura recopilado. El microordenador de un solo chip también necesita recibir y procesar los comandos de la computadora superior y enviar los datos a la computadora superior en tiempo real de acuerdo con los requisitos de la computadora superior.

losSensor de transductor ultrasónicoEl circuito se divide en tres partes: amplificación de señal, formación y comparación. La señal recibida por el sensor de recepción de ultrasonidos es muy débil, en el nivel milivoltante, la señal debe amplificarse antes de que pueda detectarse el microordenador de chip único. En este documento, los circuitos de amplificación de dos etapas se utilizan para amplificar un total de 1000 veces. Los circuitos de amplificación de dos etapas están conectados por el acoplamiento de capacitancia de la resistencia. La salida de señal del amplificador fluye hacia el comparador después de pasar a través del circuito de conformación de doblador de voltaje. Ajustar el voltaje de referencia del comparador puede cambiar el rango de medición y la precisión de medición del sistema de rango. La salida de la señal por parte del comparador está conectada al INT0 del microordenador de un solo chip, lo que desencadena la interrupción de un solo chip.

La comunicación multi-computadora se utiliza para transmitir datos entre la computadora de un solo chip y la computadora host. La PC no tiene un bit de control de computadora múltiple, y

Módulo de sensor de distrancia ultrasónicaNecesita usar software para simular el bit TB8 / RB8 del microcontrolador. Los pasos de configuración del protocolo de comunicación son los siguientes:

1) Establezca que la MCU esté en el estado de monitoreo de la dirección;

2) la PC envía un conjunto de datos de dirección con un bit de paridad de 1;

3) El microordenador de un solo chip juega si la dirección recibida es la misma que la dirección local. Si es lo mismo, la dirección se enviará al host para establecer un acuerdo de apretón de manos con el host;

4) Después de que el host recibe la dirección, envía datos con un bit de paridad de 0 para notificar al microcontrolador para enviar la información de la distancia;

5) El microordenador de un solo chip envía los datos de distancia. Después de enviar, regrese a paso para continuar monitoreando la dirección.

La tarea es enviar un conjunto de comandos de consulta al puerto serie cada 50 ms de acuerdo con el protocolo de comunicación establecido para leer la información de distancia medida por el microordenador de un solo chip; Localice el obstáculo al analizar la información de la distancia de lectura y juzga aproximadamente las características de la forma del obstáculo; Tome las medidas de evitación de obstáculos necesarios Controle la operación del robot y muestre la pista de funcionamiento. El software tiene una buena interfaz de usuario, que es propicia para programar la depuración.