探险车无线监控系统设计及实现

论文摘要

随着当代科学技术的飞速发展,机械技术、电子技术和信息技术相互结合,机器人作为这种结合的产物,在空间与深海作业、精密操作、管道内作业等领域逐渐被采用。机器人的出现改善了操作者的工作环境,保证了操作者的安全。重庆工学院工程训练中心现有两个适合学生进行创新的平台,凌阳单片机和广茂达机器人。为了更好的在这两个平台上进行实践教学,充分发挥其创新上的优势,本文利用现有资源,对特种机器人研究进行了探索尝试,设计并实现了一个基于凌阳SPCE061A单片机开发并实现的无线监控系统,系统的控制对象是一个自制探险车。探险车是系统的功能实现的载体,上面配置了机械手臂、无线摄像头以及凌阳SPCE061A单片机系统等主要功能模块。通过用Visual Basic编程,实现PC机对凌阳实验箱的控制和视频图像的传输,通过PTR8000以无线通讯的形式向凌阳SPCE061A单片机（作为凌阳实验箱的从单片机）发送指令。通过对凌阳SPCE061A进行编程,接收凌阳实验箱的控制指令,指挥探险车和车载机械手臂的运动。该探险车手臂部分通过三个微特直流伺服电机实现了四个关节的单次固定角度控制,由于转动角度尽可能要小,因此设计电机控制要求正脉冲时间0.5ms,脉冲周期20ms。但是TimerA的APWMO功能实现占空比大于1/16,无法达到设计要求,因此,最终采取了对端口进行高低电平的赋值的方法实现。小车前进、后退距离控制利用光电编码器和码盘实现。虽然利用行进时间控制可以方便实现距离移动,但是,启动停止过程不可能保证匀速,所以,精确性不足,最终未采用。由于采用了四轮双电机驱动,前电机用于转向,后电机用于驱动。以上性能保证了小车能够在较小的空间进行较为精确的操控。本设计虽然实现了对探险车进行无线监控,但是,监控部分采用的成熟产品Wcam20-T无线摄像机和AVer EZCapture视频采集卡,也仅仅通过VB对AVer EZCapture相关函数调用进行了人为监控,缺乏自主性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本项目的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 本文研究相关技术
• 1.3.1 遥控及监控技术
• 1.3.2 人机接口技术
• 1.3.3 多传感器系统
• 1.4 本项目的主要工作任务
• 2 探险车无线监控系统总体设计
• 2.1 控制系统总体方案构思及设计
• 2.2 探险车运动控制系统设计
• 2.2.1 探险车运动控制电路设计
• 2.2.2 控制电路板设计制作
• 2.2.3 行进距离控制方式
• 2.3 车载机械手臂运动控制系统设计
• 2.3.1 微特直流伺服电机内部结构
• 2.3.2 微特直流伺服电机的工作原理
• 2.3.3 微特直流伺服电机控制方式
• 2.3.4 伺服电机控制电路设计及电路板设计制作
• 2.3.5 Protel 995E 设计制作电路板注意事项
• 2.4 无线通讯模块PTR8000 的选定
• 2.4.1 几种近距离无线通信方法
• 2.4.2 本课题选用的通信方法
• 2.4.3 无线通讯模块PTR8000 简介
• 2.5 图像实时传输系统硬件简介
• 2.5.1 无线摄像机Wcam20-T 工作频道设置
• 2.5.2 AVer EZCapture 视频采集卡工作原理
• 2.6 微机与单片机的串口通讯电路
• 2.7 凌阳单片机端口配置
• 3 基于VB 开发的无线监控探险车控制系统程序设计
• 3.1 主窗体设计
• 3.1.1 界面设计
• 3.1.2 响应命令按钮事件
• 3.1.3 视频采集卡函数调用
• 3.1.4 响应菜单按钮事件
• 3.1.5 VB 主窗体程序代码
• 3.2 [串口配置]窗体设计
• 3.2.1 窗体设计
• 3.2.2 VB 编制控制系统程序[串口设置] 窗体代码
• 3.3 程序调试及相关问题解决
• 3.3.1 动态连接库（DLL）的调用问题
• 3.3.2 维持探险车运动状态的问题
• 4 基于凌阳编程软件UNSP IDE 的程序编制
• TM 介绍'>4.1 凌阳实验箱U’NSP^TM介绍
• 4.1.1 整体描述
• 4.1.2 硬件配置
• 4.1.3 系统组成结构
• 4.1.4 实验箱主要部分简介
• ^TM 程序编制'>4.2 凌阳实验箱U’NSP^TM程序编制
• TM 的主程序编制'>4.2.1 凌阳实验箱u’nsp^TM的主程序编制
• TM 与微机的串口通讯程序编制'>4.2.2 凌阳实验箱u’nsp^TM与微机的串口通讯程序编制
• 4.2.3 凌阳实验箱u’nspTM 无线通讯发射程序编制
• 4.3 凌阳SPCE061A 单片机的程序编制
• 4.3.1 凌阳SPCE061A 单片机的主程序编制
• 4.3.2 凌阳SPCE061A 单片机无线通讯接收程序编制
• 4.3.3 探险车运动控制程序编制
• 4.3.4 车载机械手臂控制程序编制
• 4.4 程序调试及相关问题解决
• 4.4.1 直流微特伺服电机正反转控制问题
• 4.5 编制程序代码
• 4.5.1 凌阳实验箱主程序
• 4.5.2 凌阳实验箱串口通讯子程序
• 4.5.3 凌阳实验箱无线通讯子程序（凌阳SPCE061A 与凌阳实验箱主从机共用）
• 4.5.4 凌阳SPCE061A 主程序
• 4.5.5 凌阳SPCE061A 伺服电机控制子程序
• 5 结论与展望
• 5.1 本文所做工作
• 5.2 取得的成果
• 5.3 存在问题及对今后工作的展望
• 5.3.1 存在问题
• 5.3.2 对今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录