基于GPS的夜间巡逻机器人设计.docVIP

基于GPS的夜间巡逻机器人设计 目录 1. 绪论 - 4 - 1.1夜间巡逻机器人的作用和意义 - 4 - 1.2社区安保的现状 - 4 - 2. 方案设计与论证 - 4 - 2.1 主控系统 - 4 - 2.2 电机驱动模块 - 5 - 2.3 预定黑线路径识别模块 - 6 - 2.5 语音模块 - 7 - 2.6电源模块 - 8 - 2.7液晶模块 - 8 - 3. 硬件设计 - 8 - 3.1 总体设计 - 8 - 3.2 驱动电路 - 8 - 3.3 循迹模块 - 10 - 4. 软件设计 - 11 - 4.1 可视化界面 - 11 - 4.2 功能简介 - 12 - 4.3 功能的实现 - 12 - 5.制作安装与调试 - 16 - 结束语 - 17 - 致谢 - 17 - 参考文献 - 18 - 基于GPS的夜间巡逻机器人设计 摘　要：利用人体红外技术侦测机器人附近的人员；利用GPS导航定位来确定机器人的方位；利用红外技术进行蔽障功能的实现；利用VB软件实现监控中心功能的实现。以STC89C52 为控制芯片控制巡逻机器人的运行状态。其中机器人呢驱动由L293D驱动电路完成，电机的转速由单片机输出的PWM波控制,并在机器人与人员信息交换过程中实现自动语音播报和液晶显示功能。 关键词：自动化运行；STC89C52单片机； L293D；红外对管；语音芯片ISD4004；液晶显示；GPS定位； 1.绪论 1.1巡逻机器人的意义和作用 随着我国经济的快速发展，人民的生活水平有了显著提高。在千家万户安居乐业的同时，如何保障人民的生命财产安全成为摆在我们面前的一个重要问题。机器人主要应用于小区、工厂等地的保卫巡逻任务，具有工作时间长，隐蔽性好，准确率高等优点。替代人员或与人员结合使用可以保证保卫目标的安全。本设计的机器人，是多个自动巡逻轮式机器人，它可以根据监控中心规定的路线巡逻，并且能够发现距它一定距离内的人并发出提醒，若被发现人员不能在规定的时间内给出密码，则机器人会向监控中心发出警报，并利用GPS定位。到目前为止还未发现国内外有相似的装置和研究。 1.2社区安保的现状 目前，比较通用的办法是，小区物业招聘保安，成立夜间巡逻队。实践证明这种方法，虽然能起到一定的作用，但缺陷也是非常明显的。首先，由人构成的夜间巡逻队伍不能保证不遗留死角。其次，人在深夜容易瞌睡，保安人员会发生脱岗漏岗睡岗现象。第三，小区保安即使发现有可疑人员也无法迅速通知监控中心。鉴于此，我们设计制作了基于GPS的夜间巡逻机器人（下称机器人）。 方案设计与论证 购买原材料自行设计搭建，可分为六大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU、GPS、无线通信和提示部分,我选定了STC89C52单片机作为本设计的主控装置，该单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间充足，满足本设计的要求。 在综合考虑了传感器、电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用STC89C52单片机的资源。 2.2 电机驱动模块 方案一： 采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对列车的速度进行调整.此方案的优点是电路比较简单,缺点是继电器的响应时间慢,机械结构 方案二： 采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵，且可能存在干扰。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效率，而且实现很困难。 方案三： 采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，该器件的所有输入与TTL兼容, 其输出采用达林顿晶体管接收器和伪达林顿源构成的“图腾柱”驱动电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高。 综上，选用方案三L293D(如图2.2)。 图2.2 L293D 2.3预定黑线路径识别模块 方案一： 采用简易光电传感器结合外围电路探测，但实际效果并不理想，在行驶过程中的稳定性不高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的工作不稳定。故最终未采用该方案。 方案二： 采用四支飞思卡尔光电对管成横排置于机器人前部,边上两支用于检测转弯直线，使机器人完成大角度转弯。中间两支用于检测小角度直线，使得机器人完成沿着曲线大致呈直线行进。 2.4 避障模块 方案一： 采用二只红外对管分别置于机器人的前端两侧，方向与机器人前进方向平行；两只红外对管分别置于机器人两侧，方向与机器人前进方向垂直；对机器人与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应。 方案二： 采用一只红外对管