Robot sledující linku pomocí mikrokontroléru 8051

Robot sledující čáru je stroj, který sleduje čáru, může to být černá čára nebo bílá čára. V zásadě existují dva typy robotů sledujících čáru: jeden je sledovač černé čáry, který sleduje černou čáru, a druhý je sledovač bílé čáry, který následuje bílou čáru. Sledovač čáry skutečně snímá čáru a přejíždí ji. V našich předchozích projektech jsme vyrobili robota sledovače černé čáry pomocí Arduina, ale tentokrát uděláme sledovače bílé čáry pomocí mikrokontroléru 8051. V tomto tutoriálu se také budeme zabývat tím, jak vyrobit desku s plošnými spoji pro robota sledovače linek doma za nízkou cenu.

Koncept robota následovníka čáry

Koncept sledovače čáry souvisí se světlem. Použili jsme chování světla na černobílém povrchu. Když světlo dopadne na bílý povrch, téměř se odráží a v případě černého povrchu je světlo absorbováno černým povrchem. Toto vysvětlené chování světla se používá v tomto robotu sledujícího linku.

V tomto robotickém projektu sledovače linky jsme použili IR vysílače a IR přijímače nazývané také foto diody pro odesílání a přijímání světla. IR vysílá infračervená světla. Když infračervené paprsky dopadnou na bílý povrch, odrazí se zpět a zachytí se fotodiodou a způsobí určité změny napětí. Když infračervené světlo dopadá na černý povrch, světlo je absorbováno černým povrchem a žádné paprsky se neodráží zpět, takže fotodioda nepřijala žádné světlo ani paprsky. Tady v tomto sledovacím robotu, když senzor snímá bílý povrch, dostane mikrokontrolér jako vstup 0 a když snímá mikrokontrolér černé čáry jako 1 jako vstup.

Vysvětlení obvodu

Můžeme rozdělit celého sledovacího robota na různé sekce, jako je senzorová sekce, řídicí sekce a řidičská sekce.

Sekce senzoru: Tato sekce obsahuje infračervené diody, potenciometr, komparátor (Op-Amp) a LED diody. Potenciometr se používá k nastavení referenčního napětí na jedné svorce komparátoru a infračervené senzory snímají linku a zajišťují změnu napětí na druhé svorce komparátoru. Pak komparátor porovná obě napětí a na výstupu generuje digitální signál. Tady v tomto obvodu jsme použili dva komparátory pro dva senzory. LM358 se používá jako komparátor. LM358 má zabudované dva operační zesilovače s nízkým šumem.

Řídicí sekce: Mikrokontrolér 8051 se používá k řízení celého procesu robota sledovače linek. Výstupy komparátorů jsou připojeny k číslům pinů P0.0 a P0.1 na 8051. 8051 čte tyto signály a odesílá povely do obvodu budiče na sledovač hnacího vedení.

Sekce řidiče: Sekce řidiče se skládá z budiče motoru a dvou stejnosměrných motorů. Ovladač motoru se používá k pohonu motorů, protože mikrokontrolér nedodává motoru dostatečné napětí a proud. Přidali jsme tedy obvod ovladače motoru, abychom získali dostatek napětí a proudu pro motor. Mikrokontrolér odesílá příkazy tomuto ovladači motoru a poté řídí motory.

Práce robota sledovače linek pomocí 8051

Robot sledující linii snímá bílou čáru pomocí senzoru a poté odesílá signály do mikrokontroléru. Poté mikrokontrolér řídí motor podle výstupu senzorů.

Tady v tomto projektu používáme dva páry IR senzorů. Předpokládejme, že voláme levý senzor a pravý senzor IR senzoru Pair, pak levý i pravý senzor necítí nic nebo černou čáru a robot se pohybuje vpřed.

A když levý senzor zaznamená bílou čáru, robot se otočí levou stranou.

a když levý senzor snímá bílou čáru, pak se robot otočí na pravou stranu, dokud se oba snímače nedostanou k černé čáře nebo necítí nic na povrchu.

A když se oba senzory rozsvítí bíle, robot se zastaví.

Obvod robota sledovače linek 8051

Okruh je pro tohoto robota sledujícího linii velmi jednoduchý. Výstup komparátorů je přímo připojen na číslo pinu P0.0 a P0.1 mikrokontroléru. A vstupní kolíky ovladače motoru 2, 7, 10 a 15 jsou připojeny na číslo kolíku P2.3, P2.2, P2.1 a P2.4. A jeden motor je připojen na výstupní kolík ovladače motoru 3 a 6 a druhý motor je připojen na 11 a 14.

Vysvětlení programování

V programu nejdříve definujeme vstupní a výstupní pin. A pak v hlavní funkci kontrolujeme vstupy a odesíláme výstup podle vstupů na výstupní kolík pro pohon motoru. Pro kontrolu vstupního pinu jsme použili příkazy „if“.

V tomto sledovacím řádku jsou čtyři podmínky. Použili jsme dva snímače, a to levý snímač a pravý snímač.

Vstup	Výstup	Pohyb robota
Levý senzor	Pravý senzor	Levý motor	Pravý motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Vpřed
0	1	1	0	0	0	Odbočit vpravo
1	0	0	0	1	0	Odbočit vlevo
1	1	0	0	0	0	Stop

Napsali jsme program podle výše uvedených podmínek tabulky. Podívejte se na kompletní kód tohoto robota pro sledování linek na základě 8051 ve spodní části této stránky, abyste pochopili koncept.

Rozložení PCB

Zde je rozložení desek plošných spojů pro robota sledovače linek navrženého v softwaru Dip Trace.

V tomto uspořádání desek plošných spojů jsme navrhli desku plošných spojů pro sledovač linky a 2 páčky pro umístění IR senzorů. Podívejte se zde na podrobný návod, jak vytvořit robota sledujícího linku na PCB: Jak si vyrobit PCB doma