基于STC89C52單片機(jī)的自動(dòng)化撿球器設(shè)計(jì)

盧堯

摘 要 隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化社會(huì)對(duì)科技需求日益提高，針對(duì)乒乓球體育訓(xùn)練中，頻繁的撿球動(dòng)作浪費(fèi)了大量時(shí)間，而設(shè)計(jì)的“自動(dòng)化撿球器”能彌補(bǔ)傳統(tǒng)手工與單一化機(jī)械設(shè)備的不足，同時(shí)為生活盲區(qū)的智能化發(fā)展提供了一個(gè)合理可行的研究方向。本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心，先結(jié)合紅外避障、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等硬件電路設(shè)計(jì)，再利用軟件完成小車自動(dòng)避障、液晶顯示、驅(qū)動(dòng)操作等自動(dòng)化流程，最后采用巧妙的驅(qū)動(dòng)力臂設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化撿球的功能。

【關(guān)鍵詞】STC89C52 避障 生活盲區(qū) 自動(dòng)化

當(dāng)今，電子技術(shù)與信息科技結(jié)合的高新產(chǎn)物屢見(jiàn)不鮮，電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得更多的單一化機(jī)械設(shè)備再無(wú)立足之地，而自動(dòng)化、智能控制系統(tǒng)越來(lái)越多的走進(jìn)生活和生產(chǎn)，智能控制系統(tǒng)在運(yùn)輸、生活生產(chǎn)上有了廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)化撿球器融合了機(jī)械控制，傳感技術(shù)，軟件設(shè)計(jì)等各方面的技術(shù)于一體，希望結(jié)合電子科技能有效改善部分操作性能復(fù)雜的工具，真正的在某些生活上解放勞動(dòng)力。

本文采用STC89C52作為核心控制處理器，結(jié)合RPR220光電傳感器設(shè)計(jì)了能夠自動(dòng)避障小車，并且在行進(jìn)的過(guò)程中，能夠在上方力臂的作用下，將前方半徑中的球掃入收納盒中，以起到自動(dòng)化撿球的功能。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

“自動(dòng)化撿球器”采用以STC89C52為主控芯片，通過(guò)紅外測(cè)距實(shí)施自動(dòng)避障，根據(jù)傳感器接受信息反饋判斷并調(diào)整小車的速度和方向，在避開(kāi)障礙物后繼續(xù)沿直線前進(jìn)，期間控制力臂上方電機(jī)無(wú)規(guī)律擺動(dòng)，完成撿球動(dòng)作。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要使用的主要電路模塊有光電傳感器采集模塊、單片機(jī)主控制模塊、驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊等。

2.1 單片機(jī)控制模塊

主控模塊選用經(jīng)濟(jì)、實(shí)用型8位微控制器STC89C52單片機(jī)，利用紅外傳感器發(fā)射和接收信號(hào)，并對(duì)其處理和分析，硬件電路易操作，只需要連接晶振電路、電源電路等，整個(gè)系統(tǒng)電源電壓由穩(wěn)壓三極管7805將外部電源整流輸出直流電壓5V作為單片機(jī)控制器提供電源。

2.2 光電傳感器模塊

該設(shè)計(jì)傳感器模塊RPR2201，該傳感器的優(yōu)勢(shì)如下：性價(jià)比高，且再工作性能上，額定電壓DC5.5V，且實(shí)驗(yàn)測(cè)試檢測(cè)角度適中，距離遠(yuǎn)；檢測(cè)時(shí)響應(yīng)速度快；驅(qū)動(dòng)模塊控制能力較強(qiáng)：模塊的電壓開(kāi)關(guān)量形式的有效檢測(cè)結(jié)果輸出信號(hào)具有不超過(guò)15mA的電流驅(qū)動(dòng)能力，能夠驅(qū)動(dòng)常見(jiàn)的光電耦合器、LED指示燈、MOS管、小功率繼電器等許多器件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“檢測(cè)-自動(dòng)控制”應(yīng)用自動(dòng)化功能。

2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

小車電機(jī)采用直流電機(jī)，控制過(guò)程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)電路采用L293作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L293四倍高電流H橋驅(qū)動(dòng)程序。其外部輸出是高速的鉗位二極管，使用電感中的瞬態(tài)抑制。VCC1和VCC2間分開(kāi)并提供邏輯輸入，減少使用設(shè)備功耗，該芯片專為驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載繼電器、馬達(dá)和電磁閥，也能提供電源負(fù)載。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)方案采用模塊化結(jié)構(gòu)，分別由主程序、驅(qū)動(dòng)程序、中斷程序等軟件子程序組成，主要對(duì)RPR220傳感器信號(hào)采集、反饋和控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)節(jié)使其小車靈活避障，前端擺動(dòng)力臂在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下成規(guī)律擺動(dòng)。主程序流程如圖2所示。

4 總結(jié)

自動(dòng)化撿球器是基于單片機(jī)和傳感器原理，以常規(guī)STC89C52單片機(jī)為主控芯片，采用L293和5V直流AIRPAX步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)原件，使小球通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)“力擺”進(jìn)入收納盒中，通過(guò)軟件編程制作功能相對(duì)模塊化，反應(yīng)靈敏的避障小車。

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作者單位

?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院 海南省?？谑?570203