Vonalkövető robot 8051 mikrovezérlővel

A vonalkövető robot egy olyan gép, amely egy vonalat követ, lehet fekete vagy fehér vonal. A vonalkövető robotok alapvetően kétféle típusúak: az egyik a fekete vonal követője, amely a fekete vonalat követi, a másik pedig a fehér vonal követője, amely a fehér vonalat követi. A vonalkövető valóban érzékeli a vonalat, és elfut rajta. Korábbi projektjeinkben fekete vonal követõ robotot készítettünk arduino használatával, de ezúttal fehér vonal követõt fogunk készíteni a 8051 mikrokontroller használatával. Ebben az oktatóanyagban kitérünk arra is, hogy miként lehet otthon nyomtatott áramköri kártyát készíteni a vonalkövető robot számára.

Vonalkövető robot fogalma

A vonalkövető fogalma összefügg a fénnyel. Használtuk a fény viselkedését fekete-fehér felületen. Amikor a fény egy fehér felületre esik, az majdnem teljes mértékben visszaverődik, és fekete felület esetén a fényt elnyeli a fekete felület. A fény ezen megmagyarázott viselkedését alkalmazzák ebben a vonalkövető robotban.

Ebben a sorkövető robotprojektben IR-adókat és IR-vevőket használtunk, amelyeket fotodiódáknak is nevezünk a fény küldésére és fogadására. Az infravörös fényt sugároz. Amikor az infravörös sugarak fehér felületre esnek, a fénydióda visszaverődik és megfogja, és némi feszültségváltozást generál. Amikor az infravörös fény a fekete felületre esik, a fény felszívja a fekete felületet, és a sugarak nem tükröződnek vissza, így a fénydióda nem kapott fényt vagy sugarakat. Itt ebben a sorkövető robotban, amikor az érzékelő fehér felületet érzékel, akkor a mikrovezérlő 0-t kap bemenetként, és amikor érzékeli a fekete vonal mikrovezérlőjét 1-be bemenetként.

Áramkör magyarázat

Feloszthatjuk az egész vonalkövető robotot különféle szakaszokra, például érzékelő szakaszra, vezérlő szakaszra és vezető szakaszra.

Érzékelő rész: Ez a szakasz infravörös diódákat, potenciométert, komparátort (Op-Amp) és LED-eket tartalmaz. A potenciométert a referenciafeszültség beállítására használják az összehasonlító egyik kapocsján, és az infravörös érzékelők érzékelik a vezetéket, és biztosítják a feszültség változását a komparátor második kapcsán. Ezután az összehasonlító összehasonlítja mindkét feszültséget és digitális jelet generál a kimeneten. Ebben az áramkörben két komparátort használtunk két érzékelőhöz. Az LM358-at használjuk összehasonlító anyagként. Az LM358 beépített két alacsony zajszintű Op-erősítőt.

Vezérlő szakasz: A 8051 mikrovezérlőt a vonalkövető robot folyamatának egész vezérlésére használják. A komparátorok kimenetei a 8051. számú P0.0 és P0.1 tűkhöz vannak csatlakoztatva. A 8051 beolvassa ezeket a jeleket, és parancsokat küld a meghajtó áramkörnek a hajtó vezetékkövetőjének.

Vezető rész: A vezető rész motor meghajtót és két egyenáramú motort tartalmaz. A motorvezérlőt a motorok hajtására használják, mivel a mikrovezérlő nem szolgáltat elegendő feszültséget és áramot a motorhoz. Tehát hozzáadtunk egy motor meghajtó áramkört, hogy elegendő feszültséget és áramot kapjunk a motorhoz. A mikrovezérlő parancsokat küld ennek a motorvezérlőnek, majd meghajtja a motorokat.

Vonalkövető robot működése a 8051 segítségével

A vonalkövető robot érzékeli a fehér vonalat az érzékelő segítségével, majd jeleket küld a mikrovezérlőnek. Ezután a mikrovezérlő hajtja a motort az érzékelők kimenete szerint.

Ebben a projektben két IR szenzor párot használunk. Tegyük fel, hogy az IR érzékelő bal és jobb érzékelőjét Pairnak hívjuk, majd a bal és a jobb oldali érzékelő sem érzékel semmit, sem fekete vonalat, majd a robot halad előre.

És amikor a bal érzékelő érzékeli a fehér vonalat, akkor a robot balra fordul.

és amikor a bal érzékelő érzékeli a fehér vonalat, akkor a robot jobbra fordul, amíg mindkét érzékelő fekete vonalra nem kerül, vagy nem érzékel semmilyen felületet.

És amikor mindkét érzékelő fehér vonalon jelenik meg, a robot leáll.

8051 alapú vonalkövető robot áramkör

Az áramkör nagyon egyszerű ennek a vonalkövető robotnak. A komparátorok kimenete közvetlenül kapcsolódik a mikrovezérlő P0.0 és P0.1 lábszámaihoz. És a motorvezérlő 2., 7., 10. és 15. bemeneti csatlakozója a P2.3, P2.2, P2.1 és P2.4 csapokhoz van csatlakoztatva. És egy motor a 3. és 6. motorvezérlő kimeneti tüskéjéhez van csatlakoztatva, egy másik motor pedig a 11. és 14. pontnál van bekötve.

Programozási magyarázat

A programban mindenekelőtt meghatározzuk a bemeneti és a kimeneti tűt. Ezután a fő funkcióban ellenőrizzük a bemeneteket, és a bemeneteknek megfelelően kimenetet küldünk a hajtómotor kimeneti tűjére. A bemeneti pin ellenőrzéséhez „if” utasításokat használtunk.

Négy feltétel van ebben a sorkövetőben. Két érzékelőt használtunk, nevezetesen a bal és a jobb oldali érzékelőt.

Bemenet	Kimenet	A robot mozgása
Bal érzékelő	Jobb érzékelő	Bal motor	Jobb motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Előre
0	1	1	0	0	0	Jobbra
1	0	0	0	1	0	Forduljon balra
1	1	0	0	0	0	Álljon meg

A programot a fenti táblázat feltételeinek megfelelően írtuk. A koncepció megértése érdekében olvassa el ennek a 8051 alapú sorkövető robotnak a teljes kódját az oldal alján.

NYÁK elrendezés

Itt van a Dip Trace szoftverben tervezett vonalkövető robot PCB elrendezése.

Ebben a NYÁK-elrendezésben megterveztünk egy áramköri kártyát a vonalkövetőhöz és 2 botot az IR-érzékelők elhelyezéséhez. Itt ellenőrizheti lépésről lépésre a vezetékkövető robot elkészítését a NYÁK-ra: Hogyan készítsünk egy NYÁK-t otthon