如何使用PIC微控制器構(gòu)建一個線路跟隨機器人

線路跟隨機器人是一個簡單而迷人的機器人，適合大多數(shù)學生/業(yè)余愛好者建造。在本教程中，我們將學習線路跟隨機器人的工作原理以及如何使用PIC 微控制器 PIC16F877A構(gòu)建一個。PIC16F877A是Microchip的40引腳多用途MCU，我們在完整的PIC教程系列中使用了該IC。

所需材料：

PIC16F877A

紅外傳感器 （2否）

直流減速電機 （2Nos）

L293D 電機驅(qū)動器

貴妃椅（您也可以使用紙板建造自己的躺椅）

移動電源（任何可用的電源）

線路跟隨器的概念

線路跟隨機器人能夠在紅外傳感器的幫助下跟蹤線路。該傳感器具有紅外發(fā)射器和紅外接收器。紅外發(fā)射器 （IR LED） 傳輸光，接收器（光電二極管）等待透射光返回。紅外光只有在被表面反射時才會返回。然而，所有表面都不反射紅外光，只有白色彩色表面可以完全反射它們，黑色表面將完全觀察它們，如下圖所示。

?

?

現(xiàn)在，我們將使用兩個紅外傳感器來檢查機器人是否與線路一起在軌道上，并使用兩個電機來糾正機器人是否移出軌道。這些電機需要大電流，應(yīng)該是雙向的;因此，我們使用L293D等電機驅(qū)動器模塊。我們還需要一個像PIC這樣的微控制器，根據(jù)紅外傳感器的值來指導電機。簡化的框圖如下所示。

這兩個紅外傳感器將放置在線路的兩側(cè)。如果沒有傳感器檢測到黑線，則PIC微控制器指示電機向前移動，如下所示

如果左側(cè)傳感器出現(xiàn)在黑線上，則微控制器通過單獨旋轉(zhuǎn)右輪來指示機器人向左轉(zhuǎn)動。

如果右傳感器出現(xiàn)在黑線上，則微控制器通過單獨旋轉(zhuǎn)左輪來指示機器人向右轉(zhuǎn)。

如果兩個傳感器都位于黑線上，則機器人停止。

這樣，機器人將能夠在不離開軌道的情況下跟隨線路。現(xiàn)在讓我們看看電路和代碼是什么樣的。

電路圖及說明：

這款基于 PIC 的線路跟隨機器人的完整電路圖如下所示

該電路采用兩個紅外傳感器和一對直流減速電機以及一個電機驅(qū)動器模塊，如上所示。本項目中使用的電機驅(qū)動器模塊是L293D，我們需要一個電機驅(qū)動器，因為PIC微控制器的輸出引腳無法為電機驅(qū)動提供足夠的電流。該模塊將直接由電路中所示的電源（5V）供電。該模塊有四個引腳（每個電機兩個），連接到PIC以控制電機的方向。我們還有兩個紅外傳感器，用作PIC微控制器的輸入。如果這些傳感器在白色表面上，它們將變?yōu)楦唠娖剑?），而在黑色表面上時，它們將變?yōu)榈停?）。下表顯示了完整的引腳連接。

?

?

在實際硬件中，我使用了一個移動電源，它將直接通過其USB端口提供+ 5V的輸出;因此，我繞過了 7805 穩(wěn)壓器，并使用它為 PIC、傳感器和電機供電。您可以執(zhí)行相同的操作，例如使用12V電池和穩(wěn)壓器，如電路所示。

?

PIC微控制器編程：
準備好硬件后，就該開始編程了。本頁末尾給出了此PIC線路跟隨器機器人項目的完整程序。但是，重要的塊解釋如下。

通過以下行初始化 I/O 引腳。2 個紅外傳感器引腳用作輸入，4 個電機引腳充當輸出引腳。

TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; //Bath the IR sensor pins are declared as input
TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; //Motor 1 pins declared as output
TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; //Motor 2 pins declared as output
現(xiàn)在，我們必須讀取紅外傳感器的狀態(tài)并相應(yīng)地控制電機。例如，如果兩個傳感器都很高（不在黑線下），那么我們將兩個電機向前移動，如下程序所示。

if (RD2==1 && RD3==1) //Both sensor not over balck line
{
RC4=0; RC5=1; //Motor 1 forward
RC6=1; RC7=0; //Motor 2 forward
}
如果左側(cè)傳感器越過黑線，則我們通過保持電機 1 靜止并向前旋轉(zhuǎn)電機 2 來右轉(zhuǎn)。這種類型的車削稱為差速車削。

else if (RD2==0 && RD3==1) //Left sensor is over black line
{
RC4=1; RC5=1; //Motor 1 stop
RC6=1; RC7=0; //Motor 2 forward
}
同樣，如果右側(cè)傳感器越過黑線，則機器人通過保持第二個電機靜止并單獨向前旋轉(zhuǎn)第一個電機來左轉(zhuǎn)，如下所示。

else if (RD2==1 && RD3==0) //Right sensor is over black line
{
RC4=0; RC5=1; //Motor 1 forward
RC6=1; RC7=1; //Motor 2 stop
}
最后，如果兩個傳感器都處于黑線下方，那么是時候停止機器人了。這可以通過將兩個電機的所有引腳調(diào)高來完成。執(zhí)行相同操作的代碼如下所示

else //Both Sensor over black line
{
RC4=1; RC5=1; //Motor 1 stop
RC6=1; RC7=1; //Motor 2 stop
}
也就是說，程序已經(jīng)準備就緒，可以使用任何程序員（如PicKit）上傳到PIC。

PIC 線路跟隨器的實際應(yīng)用：

一旦硬件和代碼準備就緒，就該采取一些行動了。如前所述，我已經(jīng)使用移動電源為機器人供電，所以我所要做的就是簡單地將移動電源連接到已經(jīng)設(shè)置硬件并上傳代碼的機器人。

PIC Perf 板是為我們的 PIC 教程系列制作的，在該系列中，我們學習了如何使用 PIC 微控制器。如果您不知道如何使用 Pickit 3 刻錄程序，您可能希望回到使用 MPLABX 和 XC8 的 PIC 微控制器教程，因為我將跳過所有這些基本信息。

現(xiàn)在，只需在黑線上啟動機器人，您應(yīng)該按照黑線觀察它。

在這種情況下，您可能會在開始時遇到一些困難，請進一步閱讀。如果車輪以相反的方向旋轉(zhuǎn)，只需互換電機的極性，而電機的車輪則以相反的方向旋轉(zhuǎn)。如果機器人偏離線路，請交換紅外傳感器，一切都應(yīng)該很好。

/*

Line Follower using PIC16F877A

* Code by: B.Aswinth Raj

* Dated: 11-09-2017

* More details at: www.CircuitDigest.com

*/


#include


#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)



void main()

{

TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; //Bath the IR sensor pins are declared as input

TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; //Motor 1 pins declared as output

TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; //Motor 2 pins declared as output





while(1)

{



if (RD2==1 && RD3==1) //Both sensor not over balck line

{

RC4=0; RC5=1; //Motor 1 forward

RC6=1; RC7=0; //Motor 2 forward

}



else if (RD2==0 && RD3==1) //Left sensor is over black line

{

RC4=1; RC5=1; //Motor 1 stop

RC6=1; RC7=0; //Motor 2 forward

}?



else if (RD2==1 && RD3==0) //Right sensor is over black line

{

RC4=0; RC5=1; //Motor 1 forward

RC6=1; RC7=1; //Motor 2 stop

}?



else //Both Sensor over black line

{

RC4=1; RC5=1; //Motor 1 stop

RC6=1; RC7=1; //Motor 2 stop?

}



}

}

?

?