可遥控搬运小车设计-硬件设计_最终版01.docx

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1、03“大野獐汉唐吃SichuanUniversityJinjiangCollege毕业论文（设计）题目可遥控搬运小车设计一硬件设计系部电子信息工程系专业电子信息工程年级2008级学生姓名曾乐瑶学号080611021指导教师沈毅斌可遥控搬运小车设计一硬件设计电子信息工程学生曾乐瑶指导教师沈毅弑【摘要】本设计是以现代物流仓储为背景，主要分为两大部分，可遥控搬运小车和控制终端。搬运小车采用STC89C52RC单片机作为主控制器，小车上装有光电传感器、基于Zigbee的无线通信模块、2自由度的机械臂。光电传感器用以检测地面上的黑带；无线通信模块用以接受控制终端发送的控制指令；机械臂用以抓取地面货物。控

2、制终端采用STC89C52RC单片机作为主控制器，包括基于Zigbee的无线通信模块、条形码扫描枪、12864液晶显示器和按键。通信模块用以发送控制指令到小车；扫描枪用以读取货物上的条形码信息；12864用以显示条形码等相关信息；按键用以手动输入小车的控制指令。通过本系统可实现现代仓储的智能化和真正的无人职守。【关键词】仓储智能搬运Zigbee机械臂无线通信TheDesignofRemoteControlhandlingcar-softwaredesign(Abstractthebackgroundofthisdesignisbasedonmodernlogisticsandstorage,a

3、redividedintotwoparts,remotehandlingcarandcontrolTerminal.Handlingcarwiththestc89c52rcsingle-chipcomputerastheprimarycontroller,Dollyisequippedwithelectro-opticalsensors,basedonZigBeewirelesscommunicationsmodule,2-DOFroboticarm.Blackbeltonthephotoelectricsensorusedtodetectground;wirelesscommunicatio

4、nmoduletoacceptcontrolcommandssentcontrolterminal;mechanicalarmtograbgoodsontheground.Controltenninalswiththestc89c52rcsingle-chipcomputerastheprimarycontroller,includingbasedonZigBeewirelesscommunicationsmodule,barcodescanner,12,864LCDdisplayandpressthekey.Communicationmoduleisusedtosendcontrolcomm

5、andstothecar;scannerusedtoreadinformationonthegoodsbarcode;12,864relatedinfonnationsuchastodisplaythebarcode;keystomanuallyenterthecarscontrolinstructions.Modemwarehouseisachievedbythissystemofintelligentandreallynooneofhisorherduties.【KeywordsStorageintelligenthandlingZigBeemanipulatorwirelesscommu

6、nication目录目录1111绪论1随着社会水平的提高，仓储业已发展成为一个相对独立的行业，现在有很多发展中仓库，面积可达上万平方米，大型货物配送中心发展迅猛，使传统的仓储功能发生了质的变化。仓储面积的增大，使得仓储管理变得尤为重要。仓储管理是对仓库及仓库内的物质所进行的管理，是仓储机构为了充分利用所具有的仓储资源，提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程1。但是由于现代仓储庞大，传统的人工管理工作变得尤为繁琐，加上仓储流量增加，物品种类繁多，这些因素都使得仓储的管理成为一个瓶颈，使得仓储的发展受到限制。如果有一种智能仓储，使得我们能够在实际的物流活动中提高仓储的效率，减少仓储的

7、人力资源成本和仓库的直接成本，解决绝对人力不能满足大型物流中心运作的情况，那么我们的仓储行业又能向前迈进一个新台阶。.11.1 背景11.2 现状与发展11.3 论文主要工作22方案论证22.1循迹模块方案论证32. 1.22个传感器方案33. 1.33个传感器方案44. 1.45个传感器方案42.2 电源模块方案论证42. 2.1LM7812稳压模块43. 2.2LMIO855稳压模块52.3 光电对管后级电路方案论证52.3.1三极管方案52.3.2集成比较器方案62.4电压比较器方案论证62.4.1迟滞电压比较器62.4.2窗口电压比较器72.4.3单限电压比较器73理论分析与计算83.

8、1 电压比较器参考电压计算83.2 LMlO85参考电阻计算93.3 串口波特率的计算IO4硬件设计113.4 1小车硬件设计124.1.1单片机最小系统124.1.2电源稳压电路134.1.3循迹电路144. 1.4电机驱动电路154.2控制终端硬件设计164. 2.1电源稳压电路165. 2.2单片机最小系统166. 2.3按键电路167. 2.412864液晶屏接口电路175软件设计178. 1小车软件设计175.1.1小车软件框架175. 1.2小车循迹程序185. 1.3机械臂程序205.2控制终端软件设计205. 2.1主流程206系统测试216. 1测试仪器216.2 单片机PW

9、U测试226.3 光电传感器测试226.4 可调电源测试227总结以及展望23致谢24参考文献25附录261绪论随着社会水平的提高，仓储业已发展成为一个相对独立的行业，现在有很多发展中仓库，面积可达上万平方米，大型货物配送中心发展迅猛，使传统的仓储功能发生了质的变化。仓储面积的增大，使得仓储管理变得尤为重要。仓储管理是对仓库及仓库内的物质所进行的管理，是仓储机构为了充分利用所具有的仓储资源，提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程1。但是由于现代仓储庞大，传统的人工管理工作变得尤为繁琐，加上仓储流量增加，物品种类繁多，这些因素都使得仓储的管理成为一个瓶颈，使得仓储的发展受到限制。如

10、果有一种智能仓储，使得我们能够在实际的物流活动中提高仓储的效率，减少仓储的人力资源成本和仓库的直接成本，解决绝对人力不能满足大型物流中心运作的情况，那么我们的仓储行业又能向前迈进一个新台阶。1.1 背景仓储是现代物流的一个重要组成部分，在物流系统中起着至关重要的作用，是厂商研究和规划的重点。高效合理的仓储可以帮助厂商加快物资流动的速度，降低成本，保障生产的顺利进行，并可以实现对资源有效控制和管理。仓储的发展经历了不同的历史时期和阶段，从原始的人工仓储到现在的智能仓储，通过各种高新技术对仓储的支持，仓储的效率得到了大幅度的提高。自从有了生产活动，仓储就出现了，它是生产活动的一个重要组成部分，并随

11、着生产的发展而发展，在其发展的过程中经历了不同的阶段。随着我国制造业的崛起，物流业也得到了迅猛的发展，仓储越来越受到厂商和社会的广泛关注，大大促进了人们对仓储理论的研究，使其逐步发展完善，从而成为一门独立的学科。1.2 现状与发展当前我国自动化仓库使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出，使许多库场资源闲置，特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化，库场设施设备资源闲置与重复配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的几个方面：没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中，存在着重大的决策问题。为了自动化而自动化，没有对其必要性进

12、行研究和分析,在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低，利用率很小。对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足由于认识不足，对配备的装备不愿使用，思想观念仍停留在人工作业的基础上，对新型的自动化仓库信心不足，并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上，从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用2。由于外部因素和形势的变化收发任务的变化、作业量的变化、货物种类的变化，但是仓库设备和管理系统没有跟着变化和升级，久而久之就失去了原有的市场，仓库处于一种闲置状态。人员素质跟不上不注重机械操作人员和维修人员的培训，操作维修人员缺乏，使现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护

13、和开发，限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后，部分系统失灵损坏，配件和售后服务跟不上，维修十分困难。1.3 论文主要工作本设计是以现代物流仓储为背景，主要分为两大部分，可遥控搬运小车和控制终端。搬运小车采用STC89C52RC单片机作为主控制器，小车上装有光电传感器、基于Zigbee的无线通信模块、2自由度的机械臂。光电传感器用以检测地面上的黑带；无线通信模块用以接受控制终端发送的控制指令；机械臂用以抓取地面货物。控制终端采用STC89C52RC单片机作为主控制器，包括基于Zigbee的无线通信模块、条形码扫描枪、12864液晶显示器和按键。通信模块用以发送控制指令到小车；扫描枪用以读取

14、货物上的条形码信息；12864用以显示条形码等相关信息；按键用以手动输入小车的控制指令。通过本系统可实现现代仓储的智能化和真正的无人职守。第一章绪论。主要介绍了可遥控搬运小车的开发背景、国内外发展现状、论文主要工作。第二章方案与论证。对每一模块功能以及系统进行功能分析，设计几种方案，并进行其硬件可行性分析。第三章理论分析与计算。主要介绍UART、PwM控制、舵机算法。第四章硬件设计主要介绍系统相关硬件原理图第五章软件设计。主要介绍小车和终端的软件设计。第六章系统调试与结论。调试电路，对系统进行整合，观测项目结果。2方案论证本设计主要分为可遥控搬运小车和控制终端两个部分。搬运小车由循迹模块、通信

15、模块和机械臂组成，通过循迹模块小车可在仓库中定点的搬运货物，通信模块可以实现控制终端和小车的无线通信。机械臂可以让小车自由的取放货物。控制终端由12864液晶屏、条形码扫描枪和通信模块组成，控制终端可将扫描枪传来的条形码信息转换成控制码再通过通信模块发送给小车用以控制小车的动作。系统结构图如下图：图1系统结构图2.1循迹模块方案论证循迹模块主要由光电传感器和电压比较器组成，但是要让小车能够完全沿着地面的黑带行走，传感器的个数和位置是关键，下面对这个问题一一详述：方案一：1个传感器方案黑带传感器Y图1一个传感器如图只有一个光电传感器，中间的长条代表黑带，圆形的代表光电传感器，这种情况下只有当传感器在黑带中间时可以检测到黑带，一旦传感器偏离黑带传感器便不能发挥作用。如图：传感磊图2一个传感器偏离2.1.22个传感器方案传感器传感器，图3两个传感器如图为两个传感器的情况，这种情况在小车走直线时效果较好，但是当小车遇到较大弯道的时候传感器依然不能起作用。如图：黑带“传感器传感器+图4两个传感器偏离这种情况下当两个传感器都偏向黑带一边时两个传感器都不能起作用。2.1.33个传感器方案黑带传