运水机器人

摘要

本系统由主控模块、显示模块、驱动模块、电源模块、循迹模块等部分组成。 ATS51单片机作为控制核心，通过动态编程控制驱动芯片L298来改变小车的方向，通过采集控制前后的电平，通过显示模块显示运水的来去次数，通过采集编码盘的高低电位来计算走的路程并显示。通过循迹小车走到水塔下面，水塔把水放到载水箱里，然后小车循迹到水池旁边把水放出。实现自动化控制。另外另加了一个键盘模块，输入密码正确才可以使小车运行，键盘也可以控制小车的行走方向。

主控模块：采用ATMEL公司的ATSS51单片机，它是一个低功耗，高性能的8位单片机，片内含4KB程序存储器，128KB数据存储器，4个并行IO口，2个16位定时/计数器。 一、 系统方案与论证

本系统的核心问题是循迹小车自动化控制，同时可以人工干预的多功能小车。具体有自动循迹运水、手动带线调试方向、数码管显示路程，运水来去次数等功能的小车。下面提出了几个模块几种方案进行分析和论证。 主控模块：有循迹部分、显示部分、驱动部分、键盘部分。

循迹部分采用四管循迹，主要是考虑到端口问题和循迹准确度问题。 显示部分采用四位数码管，考虑到制作PCB简单、体积小。 键盘部分采用4*4的键盘，可以多加功能。 载水模块：主要是如何把水口堵住。

方案一：用电机把水箱吊起来等水位高过皮绳口时水流出来，放完水再把水箱放下来。这样可以把水池设置的高一点，由于水箱有点重，需要用减速电机，价格有点贵，却对小车的稳定性有很大的挑战，制作也很麻烦。放弃。 方案二：通过电机的正反转把水箱里的皮管升起或降落来控制水流。由于只吊一皮管，直流电机就可以满足要求，但是水池的高度就受了，还有，由于我们做的水箱底部不平，导致皮管降不到最底部，使水放不完。 综合多方面原因，我们还是选用了第二种方案。 二、 理论分析

以ATS51单片机为控制核心，通过动态编程控制，实现输入密码控制小车的运行，然后才执行编程的各种功能。

由于I\\O口的问题，本系统用了两个单片机，两机之间采用串行通信的方式来传递数据。通过发送的数据不同，来运行不同的程序，整个运水过程小车可以自动完成，或者也可以人工控制。数码管显示走的路程和运水的来去次数，运一次有声音提示。 三、硬件电路设计和程序设计 （一）硬件电路设计

本系统由主控模块、水塔模块、载水模块、水池模块、键盘模块等部分组成。

1. 主控模块

主控部分主要是由两个80C51单片机以及外围电路对各种模块的控制，主要由单片机系统电路及电源滤波电路等组成（电路图见附件）。

2. 水塔模块

此模块主要执行放水功能。电动机的简单原理如图，其中的弹片开关即是“水塔模型”里的弹片一、二，当小车下的四个红外管都扫描到黑线时，小车停止，等待放水，此时小车正好把杠杆推向前去，弹片一、二接触，电路接通，电动机转动，把小球提上去，然后开始放水。事先设定好小车停留的时间，放水完后，小车先往前走一点，这样小车下面的红外扫描管可以离开都是黑线的区域，并且同时使杠杆下落，这样可以吧电动机关掉，由于堵塞球受水压力，使得小球下落把水塔口堵住。这样可以避免因小车走的太快把水撒到外面。 至此，小车的放水环节完毕。

3，载水模块和水池模块

此模块主要是执行运水功能。首先小车通过循迹到水塔部分，这时水箱中的皮管被吊到水箱顶部，接过水后，小车通过循迹到水池部分，阻挡黑线阻挡阻挡小车往前走，通过程序控制是小车停下一段时间，此时，通过程序使载水简易图中的电动机正转使皮管被拉低之水箱底部，通过皮管放水口把水放出来。然后，小车就会倒车行驶，通过循迹到水塔部分，继续接水、运水、再放水，达到自动化控制。 4．键盘模块

此模块主要是执行控制小车运动的。首先，小车要通过键盘输入密码正确后才能运动。若键盘不干预，小车可以自动控制，完成接水、运水、放水等一

系列动作，同时也可以通过键盘控制小车的运动，具体有向前、后、左、右、停止、前进。主要是用两机通信控制。 分享

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