Ρομπότ Line follower με χρήση μικροελεγκτή 8051

Line follower Robot είναι μια μηχανή που ακολουθεί μια γραμμή, μπορεί να είναι μια μαύρη γραμμή ή μια λευκή γραμμή. Βασικά δύο τύποι ρομπότ οπαδού γραμμής είναι: ο ένας είναι οπαδός μαύρης γραμμής που ακολουθεί τη μαύρη γραμμή και ο δεύτερος είναι οπαδός λευκής γραμμής που ακολουθεί τη λευκή γραμμή. Ο οπαδός της γραμμής ανιχνεύει πραγματικά τη γραμμή και τρέχει πάνω της. Στα προηγούμενα έργα μας, φτιάξαμε ένα ρομπότ παρακολούθησης μαύρης γραμμής χρησιμοποιώντας το arduino, αλλά αυτή τη φορά πρόκειται να κάνουμε έναν ακόλουθο λευκής γραμμής χρησιμοποιώντας 8051 μικροελεγκτή. Σε αυτό το σεμινάριο, θα καλύψουμε επίσης τον τρόπο δημιουργίας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος για ρομπότ οπαδού γραμμής στο σπίτι σε χαμηλή τιμή.

Έννοια του ρομπότ Line Follower

Η έννοια του line follower σχετίζεται με το φως. Έχουμε χρησιμοποιήσει τη συμπεριφορά του φωτός σε ασπρόμαυρη επιφάνεια. Όταν το φως πέφτει σε μια λευκή επιφάνεια, θα αντανακλά σχεδόν πλήρως και σε περίπτωση μαύρης επιφάνειας το φως απορροφάται από τη μαύρη επιφάνεια. Αυτή η εξηγημένη συμπεριφορά του φωτός χρησιμοποιείται σε αυτό το ρομπότ ακόλουθων γραμμών.

Σε αυτό το έργο ρομπότ ακολουθίας γραμμής χρησιμοποιήσαμε πομπούς IR και δέκτες IR που ονομάζονται επίσης φωτοδίοδοι για αποστολή και λήψη φωτός. Το IR μεταδίδει υπέρυθρες λυχνίες. Όταν οι υπέρυθρες ακτίνες πέφτουν σε λευκή επιφάνεια, ανακλάται πίσω και πιάνεται από φωτοδίοδο και δημιουργεί κάποιες αλλαγές τάσης. Όταν το φως IR πέφτει πάνω στη μαύρη επιφάνεια, το φως απορροφάται από τη μαύρη επιφάνεια και δεν αντανακλώνται οι ακτίνες, οπότε η δίοδος φωτογραφίας δεν έλαβε κανένα φως ή ακτίνες. Εδώ σε αυτό το ρομπότ ακόλουθων γραμμών όταν ο αισθητήρας ανιχνεύει λευκή επιφάνεια, τότε ο μικροελεγκτής παίρνει 0 ως είσοδο και όταν ανιχνεύει ο μικροελεγκτής μαύρης γραμμής παίρνει 1 ως είσοδο.

Επεξήγηση κυκλώματος

Μπορούμε να χωρίσουμε ολόκληρο το ρομπότ ακολουθίας σε διάφορες ενότητες όπως το τμήμα αισθητήρα, το τμήμα ελέγχου και το τμήμα οδηγού.

Ενότητα αισθητήρα: Αυτή η ενότητα περιέχει διόδους υπερύθρων, ποτενσιόμετρο, Συγκριτή (Op-Amp) και LED. Το ποτενσιόμετρο χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της τάσης αναφοράς στο ένα τερματικό του συγκριτή και οι αισθητήρες IR ανιχνεύουν τη γραμμή και παρέχουν μια αλλαγή τάσης στο δεύτερο τερματικό του συγκριτή. Στη συνέχεια, ο συγκριτής συγκρίνει και τις δύο τάσεις και παράγει ένα ψηφιακό σήμα στην έξοδο. Εδώ σε αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιήσαμε δύο συγκριτές για δύο αισθητήρες. Το LM358 χρησιμοποιείται ως συγκριτικό. Το LM358 έχει ενσωματωμένο δύο Op-amp χαμηλού θορύβου.

Τμήμα Ελέγχου: Ο μικροελεγκτής 8051 χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ολόκληρης της διαδικασίας του ρομπότ ακολουθίας γραμμών. Οι έξοδοι των συγκριτών συνδέονται με τον αριθμό pin P0.0 και P0.1 του 8051. Το 8051 διαβάζει αυτά τα σήματα και στέλνει εντολές στο κύκλωμα οδηγού για να ακολουθήσει τον ακόλουθο γραμμής.

Τμήμα οδηγού: Το τμήμα οδηγού αποτελείται από οδηγό κινητήρα και δύο κινητήρες DC. Ο οδηγός κινητήρα χρησιμοποιείται για την οδήγηση κινητήρων επειδή ο μικροελεγκτής δεν παρέχει αρκετή τάση και ρεύμα στον κινητήρα. Προσθέσαμε λοιπόν ένα κύκλωμα οδηγού κινητήρα για να έχουμε αρκετή τάση και ρεύμα για τον κινητήρα. Ο μικροελεγκτής στέλνει εντολές σε αυτό το πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα και στη συνέχεια οδηγεί κινητήρες.

Εργασία του Line Follower Robot με χρήση 8051

Το ρομπότ ακόλουθου γραμμών ανιχνεύει τη λευκή γραμμή χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα και έπειτα στέλνει σήματα στον μικροελεγκτή Στη συνέχεια, ο μικροελεγκτής οδηγεί τον κινητήρα σύμφωνα με την έξοδο των αισθητήρων.

Εδώ σε αυτό το έργο χρησιμοποιούμε δύο ζεύγη αισθητήρων IR. Ας υποθέσουμε ότι καλούμε αισθητήρα αριστερού και δεξιού αισθητήρα Pair αισθητήρα IR, και τότε οι αισθητήρες αριστερού και δεξιού αισθητήρα δεν αισθάνονται τίποτα ή μαύρη γραμμή και μετά το ρομπότ κινείται προς τα εμπρός.

Και όταν ο αριστερός αισθητήρας ανιχνεύσει λευκή γραμμή, τότε το ρομπότ στρίβει αριστερά.

και όταν ο αριστερός αισθητήρας αισθάνεται λευκή γραμμή, τότε το ρομπότ γυρίζει στη δεξιά πλευρά έως ότου και οι δύο αισθητήρες φτάσουν στη μαύρη γραμμή ή δεν αισθανθούν τίποτα στην επιφάνεια.

Και όταν και οι δύο αισθητήρες έρχονται σε λευκή γραμμή, το ρομπότ σταματά.

Κύκλωμα ρομπότ με βάση το 8051

Το κύκλωμα είναι πολύ απλό για αυτό το ρομπότ ακόλουθων γραμμών. Η έξοδος των συγκριτών συνδέεται απευθείας με τον αριθμό pin P0.0 και P0.1 του μικροελεγκτή. Και ο ακροδέκτης εισόδου του οδηγού κινητήρα 2, 7, 10 και 15 συνδέεται στους αριθμούς ακροδεκτών P2.3, P2.2, P2.1 και P2.4 αντίστοιχα. Και ένας κινητήρας συνδέεται στον πείρο εξόδου του οδηγού κινητήρα 3 και 6 και ένας άλλος κινητήρας συνδέεται στα 11 και 14.

Επεξήγηση προγραμματισμού

Στο πρόγραμμα καταρχάς ορίζουμε την είσοδο και τον ακροδέκτη εξόδου. Και στη συνέχεια, στην κύρια λειτουργία ελέγχουμε τις εισόδους και στέλνουμε έξοδο σύμφωνα με τις εισόδους στην έξοδο για τον κινητήρα. Για τον έλεγχο του pin εισαγωγής χρησιμοποιήσαμε τις δηλώσεις "if".

Υπάρχουν τέσσερις προϋποθέσεις σε αυτόν τον ακόλουθο. Έχουμε χρησιμοποιήσει δύο αισθητήρες, δηλαδή τον αριστερό αισθητήρα και τον δεξιό αισθητήρα.

Εισαγωγή	Παραγωγή	Κίνηση ρομπότ
Αριστερός αισθητήρας	Δεξί αισθητήρα	Αριστερός κινητήρας	Δεξιά μηχανή
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Προς τα εμπρός
0	1	1	0	0	0	Στρίψτε δεξιά
1	0	0	0	1	0	Στρίψτε αριστερά
1	1	0	0	0	0	Να σταματήσει

Έχουμε γράψει το πρόγραμμα σύμφωνα με τους παραπάνω πίνακες. Ανατρέξτε στον πλήρη κώδικα αυτού του ρομποτικού ρομπότ γραμμής με βάση το 8051 στο κάτω μέρος αυτής της σελίδας για να κατανοήσετε την ιδέα.

Διάταξη PCB

Εδώ είναι η διάταξη PCB για ρομπότ ακόλουθου γραμμής σχεδιασμένο στο Dip Trace Software.

Σε αυτήν τη διάταξη PCB έχουμε σχεδιάσει μια πλακέτα κυκλώματος για ακόλουθο γραμμής και 2 ραβδιά για τοποθέτηση αισθητήρων IR. Δείτε εδώ το βήμα προς βήμα οδηγό για να δημιουργήσετε το ρομπότ ακόλουθου γραμμής στο PCB: Πώς να φτιάξετε ένα PCB στο σπίτι