ขอบหลีกเลี่ยงหุ่นยนต์โดยใช้ 8051

หุ่นยนต์หลีกเลี่ยงขอบค่อนข้างคล้ายกับโครงการ "Line Follower Robot" ก่อนหน้าของฉัน หุ่นยนต์ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 นี้ตรวจจับขอบและหลีกเลี่ยงโดยการหมุนหรือหยุด มาดูกันว่าเราจะออกแบบหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงขอบได้อย่างไร

แนวคิดของ Edge Avoider Robot

แนวคิดของหุ่นยนต์ Edge Avoider นั้นเหมือนกับผู้ติดตามไลน์ ในหุ่นยนต์ประเภทนี้เรามักใช้พฤติกรรมของแสงที่พื้นผิวขาวดำ เมื่อแสงตกบนพื้นผิวสีขาวมันจะสะท้อนเกือบเต็มและในกรณีที่พื้นผิวสีดำแสงจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวสีดำ พฤติกรรมของแสงนี้ใช้ในหุ่นยนต์ผู้ติดตามไลน์เช่นเดียวกับหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงขอบ

ที่นี่เราได้ใช้เครื่องส่งและตัวรับสัญญาณ IR หรือที่เรียกว่าโฟโต้ไดโอดใช้สำหรับส่งและรับแสง IR ส่งแสงอินฟราเรด เมื่อรังสีอินฟราเรดตกลงบนพื้นผิวใด ๆ ยกเว้นพื้นผิวสีดำหรือสีเข้มมากแสงจะสะท้อนกลับและจับโดยโฟโตไดโอดและสร้างการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าบางอย่าง เมื่อแสง IR ตกลงบนพื้นผิวสีดำแสงจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวสีดำและไม่มีรังสีสะท้อนกลับผลลัพธ์ไดโอดภาพถ่ายจะไม่ได้รับแสงหรือรังสีใด ๆ

ที่นี่ในหุ่นยนต์ Edge Avoiderนี้เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับพื้นผิวสีขาวไมโครคอนโทรลเลอร์จะได้รับ 0 เป็นอินพุตและเมื่อตัวควบคุมสายสีดำรับ 1 เป็นอินพุต

แผนภาพวงจรและคำอธิบายการทำงาน

เราสามารถแบ่งโครงการ Edge Avoider Robot ออกเป็นสามส่วนที่แตกต่างกันนั่นคือส่วนเซ็นเซอร์ส่วนควบคุมและส่วนไดรเวอร์

ส่วนเซนเซอร์: ส่วนนี้ประกอบด้วยไดโอด IR, โพเทนชิออมิเตอร์, ตัวเปรียบเทียบ (Op-Amp) และ LED โพเทนชิออมิเตอร์ใช้สำหรับการตั้งค่าแรงดันอ้างอิงที่เทอร์มินัลเดียวของเครื่องเปรียบเทียบและเซ็นเซอร์ IR ใช้เพื่อตรวจจับเส้นและให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วที่สองของเครื่องเปรียบเทียบ จากนั้นเครื่องเปรียบเทียบจะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าทั้งสองและสร้างสัญญาณดิจิตอลที่เอาต์พุต ในวงจรนี้เราใช้ตัวเปรียบเทียบสองตัวสำหรับเซ็นเซอร์สองตัว LM 358 ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบ LM358 มี Op-amp เสียงรบกวนต่ำในตัว

ส่วนควบคุม:ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ใช้สำหรับควบคุมกระบวนการทั้งหมดของหุ่นยนต์ผู้ติดตามสาย เอาท์พุตของเครื่องเปรียบเทียบเชื่อมต่อกับหมายเลขพิน P0.0 และ P0.1 ของ 8051 8051 อ่านสัญญาณเหล่านี้และส่งคำสั่งไปยังวงจรขับเพื่อขับตามสาย

ส่วนไดรเวอร์: ส่วน ไดรเวอร์ประกอบด้วยตัวขับมอเตอร์และมอเตอร์กระแสตรงสองตัว ตัวขับมอเตอร์ใช้สำหรับขับเคลื่อนมอเตอร์เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่ได้จ่ายแรงดันและกระแสเพียงพอที่จะขับเคลื่อนมอเตอร์ ดังนั้นเราจึงเพิ่มวงจรขับมอเตอร์เพื่อให้ได้แรงดันและกระแสเพียงพอสำหรับมอเตอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งคำสั่งไปยังไดรเวอร์มอเตอร์จากนั้นจึงขับมอเตอร์

กำลังทำงาน

การทำงานของหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงขอบนี้ค่อนข้างน่าสนใจและเหมือนกับ line follower แต่ความแตกต่างในการทำงานหลังจากการตรวจจับอินพุต ในหุ่นยนต์นี้เมื่อตรวจจับพื้นผิวสีขาวมันจะเดินไปข้างหน้าและเมื่อเซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งหรือเซ็นเซอร์ทั้งสองตัวไม่รู้สึกว่าไม่มีสัญญาณหรือพื้นผิวสีดำมันจะหยุดและเคลื่อนที่ไปข้างหลังและเปลี่ยนทิศทางและหากตรวจจับพื้นผิวสีขาวอีกครั้งแทนที่จะเดินไปข้างหน้า

แผนภาพวงจรแสดงสำหรับหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงขอบนี้ เอาต์พุตของเครื่องเปรียบเทียบเชื่อมต่อโดยตรงกับหมายเลขพิน P0.0 และ P0.1 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ และขาอินพุตของมอเตอร์ขับ 2, 7, 10 และ 15 เชื่อมต่อที่หมายเลขพิน P2.3, P2.2, P2.1 และ P2.4 ตามลำดับ และมอเตอร์หนึ่งตัวเชื่อมต่อที่ขาเอาต์พุตของตัวขับมอเตอร์ 3 และ 6 และมอเตอร์อีกตัวเชื่อมต่อที่ 11 และ 14

ในการเขียนโปรแกรมก่อนอื่นเราได้กำหนดพินอินพุตและเอาต์พุต จากนั้นในฟังก์ชั่นหลักเราตรวจสอบอินพุตและส่งเอาต์พุตตามพินเอาต์พุตสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อน มีสี่เงื่อนไขในการหลีกเลี่ยงขอบนี้ที่เราอ่านโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 เราใช้เซ็นเซอร์สองตัวคือเซ็นเซอร์ซ้ายและเซ็นเซอร์ขวา

เงื่อนไข:

อินพุต	เอาต์พุต	การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์
เซ็นเซอร์ซ้าย	เซ็นเซอร์ขวา	มอเตอร์ซ้าย	มอเตอร์ขวา
LS	อาร์เอส	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	ส่งต่อ
0	1	1	0	0	0	หยุด / ถอยหลัง / เลี้ยวขวา
1	0	0	0	1	0	หยุด / ถอยหลัง / เลี้ยวซ้าย
1	1	0	0	0	0	หยุด / ถอยหลัง / เลี้ยวซ้าย

เราได้เขียนโปรแกรมตามเงื่อนไขตารางด้านบน

เค้าโครง PCB