视觉导航履带式移动机器人小车的研究设计【履带式底盘】
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任 务 书1课题的目的和要求:设计目的:通过该设计使学生了解移动机器人分类,结构以及运动控制方法,通过三维软件可以进行结构设计,培养学生独立工作的能力。设计要求:要求学生独立完成任务,掌握三维软件在结构设计方面的应用,熟悉机器人的运动学方程和机器人传感器的具体应用。2课题的技术要求与数据(或主要内容): 设计内容:1、移动机器人的运动学分析;2、移动机器人底盘结构设计;3、移动机器人传感器层结构设计;4、移动机器人视觉传感器的软件设计;5、视觉算法的研究。6、撰写毕业设计说明书。任 务 书3对本设计课题成果的要求包括图纸、图表、实物等:1) 绘制机械结构零件图、装配图以及控制原理图:图纸量不少于折合成图幅A0号的图纸3张,其中手工绘图量折合图幅A0号的图纸不少于1张;2) 编写论文一份:a) 计算正确完整,重点突出,论点明确,文字简洁通顺;b) 论文中所引用的重要计算公式和数据要注明出处;c) 论文字数不少于2万字,中文摘要300字左右,外文提要不少于1000个印刷符号。翻译与课题有关的外文资料2篇,翻译中文字数不少于5000字;相关文献资料15篇以上。4主要参考文献资料:1 詹友刚,洪亮.Pro/ENGINEER中文野火版2.0产品设计通用教程.北京:清华大学出版社,2005任 务 书5)课题工作进度计划:起 迄 日 期工 作 内 容2010年 3月8日 3月26日3月27日 4月4日4月5 日 4月11日4月12日 4月18日4月19日 4月25日4月25日 5月1日5月2日 5月15日查阅相关移动机器人技术的相关知识,并翻译相关英文资料,熟悉三维设计软件相关技术的应用,写出开题报告;移动机器人底盘结构设计;移动机器人传感器层结构设计;移动机器人视觉传感器的软件设计;视觉算法的研究。整理设计计算结果,撰写设计说明书(注:设计说明书的大部分内容是穿插在上述内容中进行的)。答辩教研室审查意见:负责人: 年 月 日系部意见: 系主任: 年 月 日开题报告表课题名称基于视觉的机器人设计课题来源B课题类型D导 师学生姓名学 号专 业机械设计制造及其自动化机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。其原理是利用光电成像系统采集被控目标的图像,而后经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理,根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。一、调研准备:1)记录导师布置任务要求,并认真阅读。2)搜集与课题相关的工具书,为设计作好充分准备。3)通过上网查询相关科研资料及阅读相关文献,了解课题设计的原理并制定一套可行的设计方案。二、设计题目:基于视觉的移动机器人设计与分析三、设计目的:通过该设计了解移动机器人分类,结构以及运动控制方法,通过三维软件可以以进行结构设计,培养独立工作的能力。四、设计要求:要求独立完成任务,掌握三维软件在结构设计方面的应用,熟悉机器人的运动学方程和机器人传感器的具体应用。五、设计思路:根据题目的要求,确定如下方案:设计小车利用履带式底盘作为机械装置,采用双驱控制,加装视觉摄像头、控制电机,编码器等装置实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。智能机器人可采用单片机或PLC作为控制系统,在此我先择单片机处理。本设计的研究内容是视觉导航三轮式移动机器人的底层控制,其核心内容是应用单片机控制步进电机实现机器人的左转弯、右转弯、前进和停止等动作;另外还利用视觉摄像头检测道路上的障碍,控制电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时间、里程和速度,自动寻迹功能。整个系统的电路结构简单,可靠性能高。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,精度高,可满足对系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心,利用摄像头检测道路上的障碍,控制电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时间、里程和速度,自动寻迹功能。六、预期成果:利用机械设计、机械制图,还有单片机等相关的知识设计一款机器人小车,我有着浓厚的兴趣。另外有老师的专业辅导,同学们的合作,图书馆的资料支持,我想我会设计出一款性能很好的机器人小车,并能够达到蔽障寻迹控制速度等功能的。七、进度安排:3月8日 3月26日 确定题目、查阅资料,熟悉相关软件,写开题报告3月27日 4月4日 机器人底盘结构的分析设计4月5 日 4月11日 机器人传感器结构设计4月12日 4月18日 机器人视觉传感器 的软件设计4月19日 4月25日 视觉算法的研究4月25日 5月1日 整理设计结果,撰写说明书5月2 日 5月15日 答辩指导教师签名: 日期:课题类型:A、工程设计,B、工程技术研究,C、软件开发,D、机械设计,E、实验研究, F、理论研究,G、其它 摘 要 本设计的研究内容是视觉导航履带式移动机器人小车的研究设计,其核心内容是 应用单片机控制电机实现机器人小车的左转弯、右转弯、前进和停止等动作。 论文内容包括四个部分:简要介绍了移动机器人研究背景、意义、现状及发展前 景,视觉导航履带式移动机器人小车的设计原理及方案,机械部分的结构设计,控制 系统设计和视觉系统设计。论文详细地介绍了移动机器人机械部分的结构设计。 设计小车利用履带式底盘作为机械装置,采用双驱控制,加装视觉摄像头、控制 电机,编码器等装置实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将测量数 据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能 控制。 主要设计内容包括: 1.机械结构设计:机器人采用两轮独立驱动的履带结构,动力源采用直流无刷电 机,减速和传动装置采用齿轮传动,利用差速移动平台实现机器人的转向,选用增量 式光电编码器进行对机器人速度的检测,实现机器人的定位。 2.控制结构设计:控制部分采用 AT89C51 型号单片机进行接受命令和产生驱动信 号,电机的驱动部分采用 L293D 控制芯片,芯片利用接受到的单片机发出的信号来控 制电机的转速。 3. 传感器部分:利用视觉传感器收集图像,送至上位机进行图像处理 关键词:移动机器人,运动控制,单片机控制,视觉系统 I Abstract The design of the study content is visual navigation of mobile robot car USES the core content of study design, application of single-chip microcomputer control motor is the robot car turn left, right, forward and stop such action. Includes four parts: the paper briefly introduced the mobile robot research background, significance, the present situation and development prospect, visual navigation crawler mobile robot car design principles and schemes of the structure design, mechanical parts, control system design and visual system design. Paper introduced in detail the mobile robot mechanical parts of the structure design. Car chassis design using a mechanical device USES, adopt double drive control, add the visual camera, control motor, electric coder to the device such as position, velocity, the operation condition of real-time measurement, and the measured data transfer process, then by single-chip microcontroller according to test data of intelligent control of electric cars. Main contents include: 1 mechanical structure design: use two rounds independent robots driven by caterpillar structure, brushless dc motor for electric power transmission device, the deceleration and by using differential gears, mobile robots platform to choose the solid-axes photoelectric encoder and the detection rate of robot, robot localization. 2 control structure design: the control part AT89C51 single-chip model for accept orders and produce, motor driver drive signal control chip, L293D part adopts chip using SCM to receive signals to control motor speed. 3 parts: using visual sensor sensor, send images supreme image processing machine Key words:Mobile robot, motion control, the single-chip microcomputer control, the visual system II 目 录 摘 要 .I ABSTRACT .II 1 绪论 .1 1.1 机器人的研究背景 .1 1.2 机器人的研究意义 .1 1.3 机器人的研究现状及发展前景 .2 2 视觉机器人设计方案的确定 .4 2.1 视觉移动机器人机械结构设计方案 .4 2.2 视觉移动机器人控制系统设计方案 .4 2.3 移动机器人的视觉系统设计方案 .4 3 机器人机械部分的设计与计算 .4 3.1 电动机的选择与计算 .4 3.2 减速器的选择与计算 .4 4 机器人控制系统的设计与选型 .4 4.1 单片机 PIC16F877 .4 4.2 直流无刷电机 .4 4.3 开关电压调节器 LM7805 .4 5 移动机器人的图像处理技术 .4 5.1 图像的采集 .4 5.2 彩色图像灰度化 .4 5.3 灰度图像的平滑处理 .4 5.4 颜色模型转换 .4 总 结 .4 致 谢 .4 参考文献 .4 0 1 绪论 1.1 机器人的研究背景 “机器人”一词出自捷克文,意为劳役或苦工。 1920 年,捷克斯洛伐克小说家、剧 作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧罗素姆万能机器人中第一次使用了机器人一词。 此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。 20 世纪 50 年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等 技术,研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置,并将其称为工业机器人;60 年 代初,美国研制成功两种工业机器人,并很快地在工业生产中得到应用;1969 年,美 国通用汽车公司用 21 台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后,各工业 发达国家都很重视研制和应用工业机器人。 机器人技术的发展,它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果,同 时,为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术,它的发展归功于在第二次 世界大战中各国加强了经济的投入,就加强了本国的经济的发展。比如说日本,战后 以后开始进行汽车的工业,那么这时候由于它人力的缺乏,它迫切需要一种机器人来 进行大批量的制造,提高生产效率降低人的劳动强度,这是从社会发展需求本身的一 个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果,也是人类自身发展的必然结 果,那么人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况,人们越来越不断探讨自然 过程中,在改造自然过程中,认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。那么这 种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动,实现人们对不可达世界的认 识和改造,这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面,尽管人们有 各种各样的好的想法,但是它也归功于电子技术,计算机技术以及制造技术等相关技 术的发展而产生了提供了强大的技术保证。 1.2 机器人的研究意义 由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种中、小批量的生产, 70 年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成 部分。工业机器人按执行机构运动的控制机能可分点位型和连续轨迹型。点位型只控 制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸 等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作;如具 有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成为智能型工业机器人。它能按 照人给的“宏指令 ”自选或自编程序去适应环境,并自动完成更为复杂的工作。 1 为什么要发展机器人? 简单说,机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是 机器人干人不愿意干的事,把人从有毒的、有害的、高温的或危险的,这样的环境中 解放出来,同时机器人可以干不好干的活,比方说在汽车生产线上我们看到工人天天 拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点,就重复性的劳动,一方面他很累,但是产品 的质量仍然很低;另一方面机器人干人干不了的活,这也是非常重要的机器人发展的 一个理由,比方说人们对太空的认识,人上不去的时候,叫机器人上天,上月球,以 及到海洋,进入到人体的小机器人,以及在微观环境下,对原子分子进行搬迁的机器 人,都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题,也就是说机器人发展的三个理由。 1.3 机器人的研究现状及发展前景 1.3.1 机器人的研究现状 1920 年捷克斯洛伐克作家卡雷尔恰佩克在他的科幻小说罗萨姆的机器人万能公 司中,根据 Robota(捷克文,原意为劳役、苦工)和 Robotnik(波兰文,原意为工人),创 造出 机器人 这个词。 1939 年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人 Elektro。它由电 缆控制,可以行走,会说 77 个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人 们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942 年美国科幻巨匠阿西莫夫提出机器人三定律 。虽然这只是科幻小说里的创 造,但后来成为学术界默认的研发原则。 1948 年诺伯特维纳出版控制论,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、 感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954 年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。 这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。 1956 年在达特茅斯会议上,马文明斯基提出了他对智能机器的看法: 智能机器能够 创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法。这个定义 影响到以后 30 年智能机器人的研究方向。 1959 年德沃尔与美国发明家约瑟夫英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成 立了世界上第一家机器人制造工厂-Unimation 公司。由于英格伯格对工业机器人的研 发和宣传,他也被称为工业机器人之父 。 1962 年美国 AMF 公司生产出 VERSTRAN(意思是万能搬运),与 Unimation 公司生 产的 Unimate 一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机 器人和机器人研究的热潮。 2 1962 年-1963 年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安 装各种各样的传感器,包括 1961 年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼 1962 年在 世界上最早的灵巧手 上用到了压力传感器 ,而麦卡锡 1963 年则开始在机器人中加入视 觉传感系统,并在 1965 年,帮助 MIT 推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位 积木的机器人系统。 1965 年约翰霍普金斯大学应用物理实验室研制出 Beast 机器人。Beast 已经能通过 声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20 世纪 60 年代中期开始,美国麻 省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研 究第二代带传感器、有感觉 的机器人,并向人工智能进发。 1968 年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人 Shakey。它带有视觉传感器, 能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey 可以 算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969 年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤 一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为仿人机器人之父 。日本专家一向以研发仿人 机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的 ASIMO 和索尼公司 的 QRIO。 1973 年世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国 CincinnatiMilacron 公司的机器人 T3。 1978 年美国 Unimation 公司推出通用工业机器人 PUMA,这标志着工业机器人技术 已经完全成熟。PUMA 至今仍然工作在工厂第一线。 1984 年英格伯格再推机器人 Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、 送邮件。同年,他还预言:我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全。 1998 年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一 样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。 1999 年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人 成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。 2002 年丹麦 iRobot 公司推出了吸尘器机器人 Roomba,它能避开障碍,自动设计行进 路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba 是目前世界上销量最大、最商业化 的家用机器人。 2006 年 6 月,微软公司推出 MicrosoftRoboticsStudio,机器人模块化、平台统一化的 趋势越来越明显,比尔盖茨预言,家用机器人很快将席卷全球。 1.3.2 机器人的发展前景 3 目前国际机器人界都在加大科研力度,进行机器人共性技术的研究,并朝着智能 化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下 10 个方面: 1工业机器人操作机结构的优化设计技术:探索新的高强度轻质材料,进一步提 高负载/自重比,同时机构向着模块化、可重构方向发展。 2机器人控制技术:重点研究开放式,模块化控制系统,人机界面更加友好,语 言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化,以及基于 PC 机网 络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外,离线 编程的实用化将成为研究重点。3多传感系统:为进一步提高机器人的智能和适应性, 多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算 法,特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题 就是传感系统的实用化。 4机器人的结构灵巧,控制系统愈来愈小,二者正朝着一体化方向发展。 5机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术,多机器人和操作者之间的 协调控制,通过网络建立大范围内的机器人遥控系统,在有时延的情况下,建立预先 显示进行遥控等。 6虚拟机器人技术:基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术,实现机 器人的虚拟遥操作和人机交互。 7多智能体(multi-agent)调控制技术:这是目前机器人研究的一个崭新领域。 主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理,感知与学习方法,建模 和规划、群体行为控制等方面进行研究。 8微型和微小机器人技术(micro/miniature robotics):这是机器人研究的一个新的 领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白,因此该领域研究的进展将会 引起机器人技术的一场革命,并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的 影响,微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技 术、通信技术以及行走技术等方面。 9软机器人技术(soft robotics):主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机 器人设计未考虑与人紧密共处,因此其结构材料多为金属或硬性材料,软机器人技术 要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的, 机器人对人是友好的。 10仿人和仿生技术:这是机器人技术发展的最高境界,目前仅在某些方面进行 一些基础研究。 4 2 视觉机器人设计方案的确定 2.1 视觉移动机器人机械结构设计方案 2.1.1 动力源的论证与选择 表 2-1 不同类型电动机的比较 优缺 点比较: 方案 1 直流减速电机转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,使用方便, 小车 机内部装有减速齿轮组,所以并不需要考虑调速功能,很方便的就可以实现通过单片 优点 缺点 直流电机 1、无刷直流电机采用方波 电流供电,所用电机的转 矩/体积比更高。 2、无刷直流电机结构更简 单、制造成本更低。 3、产生方波电压和电流的 变频器比产生正弦波电压 和电流的变频器简单,选 用无刷直流电机更好。 1.在全磁场状态,调电枢电压,适合 应用在 0基速以下范围内调速。不能 达到电机的最高转速。 2.在电枢全电压状态,调激磁电压, 适合应用在基速以上,弱磁升速。 不 能得到电机的较低转速。 3.在全磁场状态,调电枢电压,电枢 全电压之后,弱磁升速。适合应用在 调速范围大的情况。这是直流电机最 完善的调速方式,但设备复杂,造价 高。 交流电机 1.可靠性好、结构简单、 体积小、重量轻、动态响 应好; 2.效率高、调速范围广、 响应频率高。 带动惯性负载能力差,一般需用齿轮 减速装置; 交流伺服电动机的多用于中小型数控 机床。 步进电机 1.转速可以在很宽的范围 内调节; 2.可以控制电动机的正转 或反转; 3.没有累积误差,结构简 单,使用、维修方便,制 造成本低。 效率较低,发热大,有时会“失步” 。 步进电机适用于中、小型机床和速度 精度要求不高的地方。 5 机对直流减速电机前进、后退、停止等操作。而且无刷直流电机采用方波电流供电, 所用电机的转矩/体积比更高。无刷直流电机结构更简单、制造成本更低。无刷直流电 机产生方波电压和电流的变频器比产生正弦波电压和电流的变频器简单,选用无刷直 流电机更好。 方案 2 交流电机分为同步电机与异步电机。异步电动机按照定子相数的不同分为 单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单,运 行可靠,成本低廉等优点,广泛应用于工农业生产中。同步电动机的主要运行方式有 三种,可以作为发电机,电动机,和补偿机。同步电动机主要用来发电。作为电动机 使用时可以调节功率因数,在不需要调速的情况下可以提高运行效率。作为补偿机器 时,改变励磁电流可以改善电网功率因数,调节电网电压。然而交流电机必须携带电 源线,这对于机器人来说不太方便并且由于机器人在行驶过程中需要对速度进行调整, 而交流电机无法实现速度的变换。 方案 3 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载 的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载 变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距脚。这一线性关系的存 在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制 领域用步进电机来控制变的非常的简单。但步进电机并不能象普通的直流电机,交流 电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使 用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知 识。 缺点是效率较低,发热大,有时会“失步” 。 最终方案:本次设计使用直流无刷电机 2.1.2 运动方式的选择 方案 1:轮式机构 方案 2:履带式结构 优缺点的比较: 方案 1 轮式结构是一个马达作为动力,通过变速箱驱动后轮;另一个马达转动导 向轮来决定行驶方向。优点是在直道行驶速度较快、 方向和速度相互独立。 缺点为 转弯半径大、驱动轮易打滑、导向轮方向不易精确控制。 方案 2 履带结构是两个电机分别驱动两条履带。优点是可以在原地转动;在不平 的路面上性能稳定,牵引力大。缺点为速度慢、速度和方向不能单独控制摩擦力很大; 能量损耗大,机械结构复杂。 最终方案:履带结构能适应更为复杂的环境,本次设计选用履带式结构 2.1.3 电源的论证与选择 6 由于本系统需要电池供电,我们考虑了如下集中方案为系统供电。 方案 1: 采用 10 节 1.5V 干电池供电,电压达到 15V,经 7812 稳压后给支流电机 供电,然后将 12V 电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电 量有限,使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便,因此,我们放弃了这种方案。 方案 2:采用 12V 蓄电池为直流电机供电,将 12V 电压降压、稳压后给单片机系 统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。虽然 蓄电池的体积过于庞大,在小型电动车上使用极为不方便,但由于我们的车体设计时 留出了足够的空间,并且蓄电池的价格比较低。因此我们选择了此方案。 综上考虑,我们选择了方案 2 2.1.4 传动方式的选择 方案 1:带传动 方案 2:齿轮传动 优缺点的比较: 方案 1 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。 根据传动原理的不同,有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动,也有靠带与带 轮上的齿相互啮合传动的同步带传动带传动具有结构简单、传动平稳,且其造价低廉、 不需润滑、维护容易等特点。 方案 2 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿 轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传 动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。 表 2-2 带传动与齿轮传动的比较 优点 缺点 带传动 1.因为带有弹性,因此传动过程 中可以起到缓冲和吸震的作用, 是传动平稳; 2.当传动过载时,带会产生打滑, 能防止工件的损坏,从而保护原 动机; 带是靠摩擦进行传动的,而带传动 产生的打滑使传动比不确定,同时 代的尺寸较大,传动效率低 7 齿轮传动 1.齿轮传动的效率高,可达到 96%-99%; 2.结构紧凑,比带传动和链传动 所需空间小; 3.传动比稳定 制造及安装精度较高,不宜用于传 动比过大的场合; 2.1.5 传感器的选择 方案一:使用红外传感器导航 任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红 外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,红外线传感器测量时不与 被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点。但是红外传 感器在测距和探障过程中易受可见光的影响,特别在一些光线较强以及环境温度基本 一样的条件下,其性能下降迅速,此外,使用红外传感器还需预先设定好轨迹,不宜 于移动机器人的自主移动。 方案二:使用超声波传感器导航 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高 于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长 短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、 固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声 波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效 应。超声波传感器应用起来原理简单,也很方便,成本也很低。但是目前的超声波传 感器都有一些缺点,比如,反射问题,噪音,交叉问题。 方案三 视觉传感器 视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素的能力,它主要部件就 是照相机或摄像机,在捕获图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行 比较,以做出分析。视觉传感器通常因其精确性、易用性、丰富功能及合理成本而成 为最佳选择。 2.1.6 最终方案: 基于视觉的移动机器人实用履带式结构,用采用 7.2V 可充电动力电池组,使用直 流无刷电机作为机器人的动力源,利用视觉传感器采集图像,通过单片机控制直流电 机可以实现小车的前进,后退以及转向等功能。 2.2 视觉移动机器人控制系统设计方案 8 2.2.1 控制系统的选择 PLC ( Programmable logic Controller),可编程逻辑控制器,一种数字运算操 作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其 内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 实质是一种专用 于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,由 CPU、储存器、电源构 成。 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能 力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时 器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 PLC 和单片机虽然都是控制器,广泛的应用在控制系统中,但是它们依然具有不同, 他们的区别为: PLC 大部分用在较大型的设备上。因为其价格较高,一般都是附加值较高的自动控 制系统才会考虑。PLC 的特点:可靠性高,抗干扰能力强;硬件配套齐全,功能完善, 适用性强;易学易用,深受工程技术人员欢迎;系统的设计、安装、调试工作量小, 维护方便,容易改造;体积小,重量轻,能耗低。 单片机控制 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是 把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单 片机只缺少了 I/O 设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量 轻、为学习、应用和开发提供了便利条件,同时单片机的成本比 PLC 略微低廉,综合 考虑本次设计选择单片机控制。 单片机有 8 位,16 位,32 位等,这里的位指单片机 CPU 每次处理能力,8 位是指单 片机一次可以计算 8 位数据,16 位是指单片机一次可以计算 16 位数据,依次类推,在此 次设计中用 8 位单片机完全可以完成对机器人的控制,另考虑经济等方面,本次设计 选择 8 位单片机. 2.2.2 控制器的软件设计 在归纳了移动机器人各种运动行为的基础上,我们总结了机器人的如下运动方式: 1.启动:两个电机启动。 2 停止:两个电机停止转动。 3.加速:两个电机同时在现有速度基础上增加一个数量级,实现加速。 4.减速:两个电机同时在现有速度基础上减小一个数量级,实现减速。 5.转弯:改变一个电机的转向,完成转弯后作直线运动。 9 6.直线运动:两个电机以相同的速度和转向运动。 这些运动覆盖了差动轮式移动系统的所有基本动作,通过一系列电机控制的组合 就可以灵活地控制机器人完成它所能够做到的任何动作。当移动机器人需要做出某种 动作时,车载机只须将期望动作翻译为一个电机指令序列,发布给运动控制器,运动 控制器就可以按部就班地控制机器人予以完成。 2.3 移动机器人的视觉系统设计方案 机器人的视觉系统一般包括硬件与软件两个部分,前者是系统的基础,后者主要包 括实现图像处理的基本算法以及一些实现人机交互的接口程序. 基于计算机视觉的移 动机器人导航实验系统的硬件部分由计算机、摄像头、机器人地盘组成。软件分为两 部分,即图像处理和机器人运动控制。基于视觉导航的原始输入图像是连续的数字视 频图像。系统工作时,图像预处理模块首先对原始的输入图像进行缩小、边缘检测、 等预处理。其次利用计算机计算并提取出对机器人有用的路径信息。最后,运动控制 模块根据识别的路径信息,调用直行或转弯功能模块使机器人做相应的移动。 获取图像 特征抽出和 分割 计算距离和 角度 驱动机器人 步进电机的转 向和速度 输出脉冲 摄像头位置 和伺服系统 图像处理单元 运动控制模块 图 2-1 机器人的控制原理 在本次设计中,采用的是用摄像头实时的采集图像信息,经过上位机的内部处理, 通过单片机控制电机来实现运动要求。 10 3 机器人机械部分的设计与计算 3.1 电动机的选择与计算 已知驱动轮直径 D=120mm, V=0.942m/s 按工作要求和条件,选用直流无刷电机,电压 12V. 电动机功率的选择: 机器人的设计负重为 35 公斤,动摩擦因数为 0.3, F=35*10*0.3/2=52.5N, T=Fr=52.5*0.05=2.625N/m,考虑到机器人会携带上位机 等设备,所以取 T=3N/m, =WP WKTnw1.479501*3 1、电动机类型的选择: Y 系列三相异步电动机 2、电动机功率选择: (1)传动装置的总功率: 总 = 带 2 轴承 齿轮 联轴器 滚筒 =0.960.9820.970.990.96 =0.85 (2)电机所需的工作功率: P 工作 =FV/1000 总 =52.50.942/10000.85 11 =0.058KW =58W 3、确定电动机转速: 计算滚筒工作转速: n 筒 =601000V/D =6010000.942/120 =150r/min 按手册推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 Ia=36。取 V 带传动比 I1=24,则总传动比理时范围为 Ia=624。故电动机转速的可选范围为 n d=Ia n 筒 =( 624) 150=9003600r/min 符合这一范围的同步转速有 1000、1500 和 3000r/min。 根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比 方案。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可 见第 2 方案比较适合,则选 n=1500r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速, 根据设计要求电动机所需转矩和转速查手册. 表 3-1 电动机主要参数 电动机型号 额定功率 额定转速 r/min 总传动比 FBL-60K03151RS 30W 1500 25 3.2 减速器的选择与计算 12 图 3-1 电动机简图 3.2.1 计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比: 215iniwm 2、分配各级传动比 ,i21. 经计算 56.42i 48.51 3.2.2 运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速(r/min) nI=n 电机=1500r/min nII=nI/i 带 =1500/5.48=274(r/min) nIII=nII/i 齿轮 =274/4.56=60(r/min) 2、 计算各轴的功率(KW) PI=P 工作 =30W=0.03KW PII=PI 带 =300.96=28.8W=0.0288KW PIII=PII 轴承 齿轮 =28.80.980.96 =27.1W=0.0271KW 3、 计算各轴扭矩(Nmm) 13 TI=9.55106PI/nI=9.551060.03/1500 =191Nmm TII=9.55106PII/nII =9.551060.0288/274 =100.4Nmm TIII=9.55106PIII/nIII=9.551060.0271/60 =431.3Nmm 3.2.3 传动零件的设计计算 一、V 带设计 外传动带选为 普通 V 带传动 1、确定计算功率 ca 1) 、由表查得工作情况系数 1.KA 2) 、由式 wPAca30.1 2、选择 V 带型号 查图选 A 型 V 带。 3.确定带轮直径 da12 (1) 、参考图表选取小带轮直径 ma10 (电机中心高符合要求) H1 (2) 、验算带速,由式 sdnVa 111 43.0627406 (3) 、从动带轮直径 a2 mia8.514.1 查表取 mda52 (4) 、传动比 i 5.102ai (5) 、从动轮转速 in1128.2675.Rni 14 4.确定中心距 a 和带长 Ld (1)初选中心距 aa210217.0 取39m0 (2) 、求带的计算基础准长度 0L mmadda5.302)1045()1(*)2120 查图.取带的基准长度 =320mmdL (3)、计算中心距:a mad 109)25.301(200 (4)、确定中心距调整范围 Ld 6.8).9(3.max 210432015015in 5.验算小带轮包角 1 由式 120536018012ad 6.确定 V 带根数 Z (1)、由表查得 =90 n1=1450r/min 及 n1=1600r/min 时,单根 V 带的额定功1ad 率分呷为 1.07Kw 和 1.15Kw,用线性插值法求 n1=1600r/min 时的额定功率 P0 值。 wKwP270.)1450(45607.(0 (2)、由表查得P0=0.03Kw (3)、由表查得查得包角系数 96.k (4)、由表查得长度系数 KL=1.03 (5)、计算 V 带根数 Z,由式 15 59.003.196)3.27( 0KPLcaZ 取 Z=1 根 7计算单根 V 带初拉力 F0,由式 NqZvKPFac26)15.2(50 8计算对轴的压力 FQ,由式得 ZQ 9.38)25sin612(sin20 9确定带轮的结构尺寸,给制带轮工作图 小带轮基准直径d d1=10mm采用实心式结构。大带轮基准直径d d2=55mm,采用孔 板式结构,基准图见零件工作图。 二、齿轮传动的设计计算 设计参数: htirn mNTWp240;56.i/n;7.410;8232寿 命 1、选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 (1)二级变速装置选用直齿圆柱齿轮 (2)机器速度不高、选用 8 级精度 (3)选材:小齿轮材料为 40Cr(调质) ,硬度为 280HBS,大齿 轮材料 为 45 钢(调质) ,硬度为 240HBS,两者材料硬度相差 40HBS。 (4)选小齿轮齿数 z ,大齿轮齿数 z241120 2、按齿面接触强度设计 3211 )(HEdtt ZiTK (1)确定公式内的各项参数值 16 1)试选载荷系数 3.1tK 2) mNnPT.809521 3)计算应力循环次数 91 1072.)30(6hLN 892 14.507. 4)选取齿宽系数 d 5)查的材料的弹性影响系数 Z MPaE.9 6)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,大齿轮的弯曲疲F601 劳强度极限 。MPaFE02 7) 由图 9-35 查表的接触疲劳寿命系数 K 9.0,97.021HNHN 8)计算接触疲劳许用应力 取安全系数 0.1HS ; 211 /58mZNLimb22lim2 /5.4mNZSNHbh (2) 计算齿轮参数 1) 求小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值td1H mdt 32.1)5.489(.6803.123 21 2) 圆周速度 sndvt /.0011 3) 计算齿宽 bt 32.1 4) mzdtt 53.01 ht.2. 9.84.3/b 5) 计算载荷系数 17 根据 v=0.32m/s,8 级精度,由图 9-31 得动载荷系数 1.vK 直齿轮,假设 ,由表 9-8 查得mNbFKtA/10/2FaH 由表 9-7 查得使用系数 ,由表 9-9 查得 ,由表 9-32A 6. 查得 ,故载荷系数2.1F .11.HVK 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径, mKdtt 36.1/31 7) 计算模数 m z5.0/1 三、按齿根抗弯强度设计 321)(FSadYzKT (1) 确定公式内的各项参数数值 1) 查图 9-39 得大小齿轮的疲劳极限: MPaPaFEFE380,5021 2) 由图 9-38 查得抗弯疲劳寿命系数: ;93.0,.21FNFNK 3) 取抗弯疲劳安全系数 , 4.1FS 所以: F PaKEN.32.5091 MSF4.822 4) 计算载荷系数 61.2.1FavAK 5) 查的齿形系数 9,FaaY 6) 查取应力校正系数 785.5.21SS 7)计算大,小齿轮的 并加以比较F aY 0138.4.3257691FSa 01546.2578192FSaY 大齿轮的数值大 18 (2)设计计算 4.0156.24176.)(2331 FSadYzKTm 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 略大于由齿根弯疲劳 强度计算的模数,由于齿轮模数 m 的大小取决于抗弯强度所决定的承载 能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取 由抗弯强度算得的模数 1.40,并就近圆为标准值 ,按接触强度5.0 算得的分度直径 ,由d0.12 45.1mz 124512iz 四、几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 , zd125.041 mzd605.122 2)计算中心距 ma36/)(/)(21 3)计算齿轮宽度 db11 圆整,取 bm5,2 3.2.4 轴的设计 轴的设计包括轴的结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据 轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求,合理的确定轴的结构形式和 尺寸。轴的结构形式的影响因素很多,必须针对不同情况进行具体的分析。但是轴的 结构都应该满足:轴和安装在轴上的零件要有准确的工作位置;轴上的零件应该便于 装拆和调整;轴应该具有良好的制造工艺性。在一般情况下,轴的工作能力取决于它 的强度,此时只需对轴进行强度校核,以防止断裂或塑性变形。对于刚度要求较高的 轴和受力较大的细长轴,还应该进行刚度计算,以防止在工作过程中产生过大的弹性 变形 10。 轴的设计,从节省材料、减少质量的角度来说,各横截面强度相等是最好,最理 想的;从加工工艺的角度来说,轴的形状却是越简单越好,简单的轴制造时省工,热 处理不易变形,并有可能减少应力集中。在决定轴的外形时,在保证装配精度的前提 下,既要考虑节省材料,又要考虑便于加工和装配。因此实际的轴大多做成阶梯型的。 19 一、主轴的设计 已知输入功率P=0.03kw,主轴转速n=1500r/min,皮带轮的圆周力Ft=26N,皮带作 用在主轴上的径向力Fr=38.9N,工作载荷较平稳。 主轴的材料选用45钢,正火处理,查表19-5 12硬度 170217 HBS,抗拉强度apMP58 (1)轴的结构设计: 1)确定轴的各段直径: 初估轴的最小直径 :mind (3-1)nPAd08.3152.33 查表取 A=115 考虑轴上开键槽,对轴强度有削弱计算值放大4%5%,得 ,取d23.d.31 轴段 有定位轴肩21mh)5.76()4.(5.12 )07.( 取 md2 其上安装有滚动轴承,考虑实际工作情况,轴承需承受一定冲击载荷,选3 取深沟球轴承, 表3-2轴承选择列表 选择轴承代号2000088:轴承内径8mm,外径16mm。 所以此轴段 md83 20 此轴段为轴环,4d mhd )2.814.().07.(2834 由结构考虑取 m16.84 此段安装圆螺母 , 取5 05. 此段装有轴承,取6dd6 此段装有锤盘,由结构选取7 m1.87 2)确定轴的各段长度: 此段装有带轮 ,考虑实际情况1l mdl )725.(3)5.()2.1( 取 m6 其上装有毡圈,轴承端盖,毡圈宽度 2mm,考虑结构选2l l.62 此段安装轴承、防尘环,轴承宽度 5mm,防尘环宽度 1mm,取3 3 此段为轴环长度取4l ml24 此段装圆螺母和止动垫圈,取5 l5.3 此段装有轴承跟防尘环,取长度6l 86 此段安装锤盘,根据锤盘长度选取 ,其中包括 2mm 的退刀槽。7 ml7 主轴的结构图如下图4-1所示: 图 3-2 主轴结构示意图 二、传动轴的设计: 输入功率 P=0.0288kw=28w,轴的转速 n2=274r/min,工作载荷比较平稳。 (1)估算轴颈 选择轴的材料 选用 40Cr,调质处理, b=1000MPa, s=800MPa。 初步估算轴外伸端直径 按扭转强度计算:d 30npA 式中:d计算截面处轴的直径,mm;n轴的转速,r/min;p轴传递的额定功率, kw;A 0按定的系数。 由参考文献(机械设计课本) 14查得 A0=115,额定功率 p=0.0288kw,轴的转速 21 n=274r/min,则 d =5.43mm30npA (2)确定轴的各段直径: 初估轴的最小直径 :min mPAd43.52708.1533 查表取 A=115 考虑轴上开键槽,对轴强度有削弱计算值放大4%5%,得 ,取md.5d61 轴段 有定位轴肩2d21mh)08.()24.(61 h).07.( 取 m92 其上安装有滚动轴承,考虑实际工作情况,轴承需承受一定冲击载荷,3d 选取深沟球轴承 选择轴承代号180200:轴承内径10mm,外径30mm。 所以此轴段 md103 此轴段为轴环,4 mhd )2.104.().07.(21034 由结构考虑取 8.4 此段安装圆螺母,取5dm.5 此段装有轴承,取6 d106 此段装有小齿轮, 7 27 (3)确定轴的各段长度: 此段装有带轮 ,考虑实际情况取1l mdl )129(6)25.1().(ml 其上装有毡圈,轴承端盖,毡圈宽度 2mm,考虑结构选2l l5.02 此段安装轴承、防尘环,轴承宽度 9mm,防尘环宽度 1mm,取3 13 此段为轴环长度取4l ml34 此段装圆螺母和止动垫圈,取5 l65 22 此段装有轴承跟防尘环,取长度6l ml96 此段安装小齿轮,根据小齿轮宽度选取 ,其中包括 2mm 的退刀7 l17 槽。 传动轴的结构图如下图 4-1 所示 图 3-3 齿轮轴 三、从动轴的设计: 输入功率 P=0.0271kw,轴的转速 n3=60r/min,工作载荷比较平稳。 (1)估算轴颈 选择轴的材料:选用 45 钢,调质处理, b=610MPa, s=360MPa。 初步估算轴外伸端直径 按扭转强度计算:d (3-2)30npA 式中:d计算截面处轴的直径,mm; n轴的转速,r/min; p轴传递的额定功率,kw; A0按定的系数。 由参考文献 14查得 A0=115,额定功率 p=1.05kw,轴的转速 n=360r/min,则 d =8.82mm。30n 当轴截面上开有键槽时,应增大轴颈以考虑键槽对轴强度的削弱 取 dmin=40mm 作为轴外伸端直径,其他部分根据画图设计情况及轴承的选择情况 进行设计。 (2)从动轴的结构设计 1)确定轴的各段直径: 初估轴的最小直径 :mind 23 (3-3)mnPAd82.6071.533 查表取 A=115 考虑轴上开键槽,对轴强度有削弱计算值放大4%5%,得 ,取md2.9d1 轴段 有定位轴肩21mh)148.2()4.(012 ).7.( 取 d32 其上安装有滚动轴承,考虑实际工作情况,轴承需承受一定冲击载荷,选 取深沟球轴承, 选择轴承代号180302:轴承内径15mm,外径42mm。 所以此轴段 md153 此轴段为轴环,4 mhd )2.154.().07.(21534 由结构考虑取 8.4 此段安装圆螺母 , 取5dm.5 此段装有轴承,取6 d16 此段装有大齿轮,由结构选取7 14.57 2)确定轴的各段长度: 此段装有带轮 ,考虑实际情况取1l mdl )20()2.()5.1(ml8 其上装有毡圈,轴承端盖,毡圈宽度 2mm,考虑结构选2l l162 此段安装轴承、防尘环,轴承宽度 13mm,防尘环宽度 1mm,取3 43 此段为轴环长度取4l ml54 此段装圆螺母和止动垫圈,取5 l15 此段装有轴承跟防尘环,取长度6l 36 此段安装大齿轮,根据大齿轮宽度选取 ,其中包括 2mm 的退刀7 ml47 槽。 (3)验算轴的弯扭组合强度 轴在载荷作用下,将会产生弯曲或扭转变形,若变形量超过允许的限度,将会影 24 响轴上零件的正常工作,甚至会丧失机器的工作性能。 齿轮切向力 F =244.8N,径向力 F =91.8N,轴向力 F =61N, =591.6N。t r a3r 图 3-4 从动轴受力图 图 3-5 从动轴的力及弯矩图 在 V 面上: =0, + = + ; (3-4)xFxr123rF =0, 102+ 22-54156=0 (3-5)AMx2 由(3-4) (3-5)得 =1181.6N, =302.7N,M =-153423.6Nmm。xr1rv 在 H 面上: =0, + = (3-6)yyr12t =0, 54- 69=0 (3-7)crF12 由(3-6) (3-7)得 =53.7N, =191.1N,M =2899.8Nmm。yryrF2H 总弯矩 M= =153400 Nmm2vHM 当量应力为: = = = (3-8)caWT 22)(3221.0)(dT 式中 ca轴的计算应力,单位 MPa;M所受的弯矩,Nmm;T所受的扭矩, Nmm;W轴的抗弯截面系数,mm 3。 当扭转切应力为静应力时,取 0.3。因此,最大截面处的当量应力 1=24MPa -1,符合条件。 3.2.5 键联接的选择及校核计算 25 输出轴与大齿轮联接用平键联接 轴径 d1=10mm,L1=18mm 查手册得,选用 C 型平键,得: 键型号为: C 44 GB1096-79 l=L1-b=18-4=14mm T2=100.4Nm h=4mm 根据公式得 p=4T2/dhl=4100.4/4414 =1.8Mpa R(110Mpa) 26 4 机器人控制系统的设计与选型 4.1 单片机 PIC16F877 单片机是将中央处理器(CPU) 、随机存储器(RAM) 、只读存储器(ROM) 、定时器 芯片和一些输入输出接口电路集成的一个芯片上的微控制器。 中央处理器是单片机的核心,它包括运算器、控制器和寄存器 3 个主要部分。存 储器按工作方式可分为、随机存储器(RAM)和只读存储器( ROM) 。RAM 可以随机地被 CPU 读写,断电后存储的内容消失;ROM 种的信息只能读不能写。输入输出接口是单片 机的重要组成部分。程序、数据以及外部的所有信息都是通过单片机的 I/O 端口读入 单片机的。单片机计算的所有结果也都通过 I/O 输出到显示部分或者控制外部其他执 行机构。 PIC16F877 芯片上集成有: (1)端口 RA 模块:是一个只有 6 条引脚的输入/输出可编程的端口。 (2)端口 RB 模块:是一个具有 8 条引脚的输入/输出可编程的端口。 (3)端口 RC 模块:是一个具有 8 条引脚的输入/输出可编程的端口。 (4)端口 RD 模块:是一个具有 8 条引脚的输入/输出可编程的端口。 (5)端口 RE 模块:是一个具有 3 条引脚的输入/输出可编程的端口。 (6)定时器 TMR0 模块:是一个 8 位宽的可编程的定时器,也可作为计数器使用。 (7)定时器 TMR1 模块:是一个 16 位宽的可编程的定时器,也可作为计数器使用, 并且可以与捕捉/比较/脉宽调制 CCP 模块配合实现捕捉和比较功能。 (8)定时器 TMR2 模块:是一个 8 位宽的可编程的定时器,也可作为计数器使用, 并且可以与捕捉/比较/脉宽调制 CCP 模块配合实现捕捉和比较功能。 (9)EEPROM 数据存储模块:是 2568 的电可擦写的存储器,储存的内容掉电也 不会丢失。 (10)A/D 转换器模块:具有 8 个输入通道和 10 位分辨率的模数转换器,用来将 外部的各种模拟物理量变换为便于单片机内部处理的数字量。 (11
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