Robot śledzący linię wykorzystujący mikrokontroler 8051

Robot śledzący linię to maszyna, która podąża za linią, może to być czarna lub biała linia. Zasadniczo istnieją dwa typy robotów śledzących linię: jeden to podążający za czarną linią, a drugi to podążający za białą linią, który podąża za białą linią. Zwolennik linii faktycznie wyczuwa linię i przejeżdża po niej. W naszych poprzednich projektach stworzyliśmy robota śledzącego czarną linię przy użyciu arduino, ale tym razem zamierzamy stworzyć obserwatora białej linii za pomocą mikrokontrolera 8051. W tym samouczku omówimy również, jak wykonać płytkę drukowaną dla robota śledzącego linię w domu w niskiej cenie.

Koncepcja robota popychacza liniowego

Koncepcja popychacza liniowego jest związana ze światłem. Wykorzystaliśmy zachowanie światła na czarno-białej powierzchni. Kiedy światło padnie na białą powierzchnię, będzie prawie całkowicie odbijać, aw przypadku czarnej powierzchni jest absorbowane przez czarną powierzchnię. To wyjaśnione zachowanie światła jest używane w tym robocie śledzącym linię.

W tym projekcie robota śledzącego linię wykorzystaliśmy nadajniki i odbiorniki podczerwieni, zwane także fotodiodami, do wysyłania i odbierania światła. Podczerwień przesyła światło podczerwone. Kiedy promienie podczerwone padają na białą powierzchnię, są odbijane i wychwytywane przez fotodiodę i generują pewne zmiany napięcia. Kiedy światło podczerwone pada na czarną powierzchnię, światło jest pochłaniane przez czarną powierzchnię i żadne promienie nie odbijają się z powrotem, więc fotodioda nie otrzymała żadnego światła ani promieni. Tutaj, w tym robocie podążającym za linią, gdy czujnik wykryje białą powierzchnię, wówczas mikrokontroler otrzymuje 0 jako wejście, a kiedy wyczuwa czarną linię, mikrokontroler otrzymuje 1 jako wejście.

Objaśnienie obwodu

Możemy podzielić robota śledzącego całą linię na różne sekcje, takie jak sekcja czujnika, sekcja sterowania i sekcja kierowcy.

Sekcja czujnika: ta sekcja zawiera diody IR, potencjometr, komparator (wzmacniacz operacyjny) i diody LED. Potencjometr służy do zadawania napięcia odniesienia na jednym zacisku komparatora, a czujniki IR wykrywają linię i zapewniają zmianę napięcia na drugim zacisku komparatora. Następnie komparator porównuje oba napięcia i generuje sygnał cyfrowy na wyjściu. Tutaj w tym obwodzie zastosowaliśmy dwa komparatory dla dwóch czujników. LM358 jest używany jako komparator. LM358 ma wbudowane dwa niskoszumowe wzmacniacze operacyjne.

Sekcja sterowania: mikrokontroler 8051 służy do sterowania całym procesem robota śledzącego linię. Wyjścia komparatorów są podłączone do pinów P0.0 i P0.1 z 8051. 8051 odczytuje te sygnały i wysyła komendy do obwodu sterownika do popychacza.

Sekcja sterownika: Sekcja sterownika składa się ze sterownika silnika i dwóch silników prądu stałego. Sterownik silnika służy do sterowania silnikami, ponieważ mikrokontroler nie dostarcza wystarczającego napięcia i prądu do silnika. Więc dodaliśmy obwód sterownika silnika, aby uzyskać wystarczające napięcie i prąd dla silnika. Mikrokontroler wysyła polecenia do tego sterownika silnika, a następnie steruje silnikami.

Praca robota podążającego za pomocą 8051

Robot śledzący linię wykrywa białą linię za pomocą czujnika, a następnie wysyła sygnały do ​​mikrokontrolera. Następnie mikrokontroler steruje silnikiem zgodnie z wyjściem czujników.

W tym projekcie używamy dwóch par czujników podczerwieni. Załóżmy, że wywołujemy parowanie lewego i prawego czujnika czujnika podczerwieni, a następnie lewy i prawy czujnik nic nie wykrywa lub czarną linię, a następnie robot porusza się do przodu.

Gdy lewy czujnik wykryje białą linię, robot skręca w lewo.

a kiedy lewy czujnik wykryje białą linię, robot obraca się w prawą stronę, aż oba czujniki znajdą się na czarnej linii lub nie wyczują nic na powierzchni.

A kiedy oba czujniki pojawią się na białej linii, robot zatrzymuje się.

Obwód robota popychacza linii 8051

Obwód jest bardzo prosty dla tego robota śledzącego linię. Wyjście komparatorów jest bezpośrednio podłączone do pinów P0.0 i P0.1 mikrokontrolera. A styki wejściowe sterownika silnika 2, 7, 10 i 15 są podłączone odpowiednio do pinów P2.3, P2.2, P2.1 i P2.4. Jeden silnik jest podłączony do styku wyjściowego sterownika silnika 3 i 6, a drugi silnik jest podłączony do 11 i 14.

Objaśnienie programowania

W programie przede wszystkim definiujemy pin wejściowy i wyjściowy. Następnie w funkcji głównej sprawdzamy wejścia i wysyłamy wyjście zgodnie z wejściami na pin wyjściowy do napędu silnika. Aby sprawdzić pin wejściowy, użyliśmy instrukcji „if”.

W tym następcy linii są cztery warunki. Użyliśmy dwóch czujników, a mianowicie lewego i prawego.

Wejście	Wynik	Ruch robota
Lewy czujnik	Prawy czujnik	Lewy silnik	Właściwy silnik
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Naprzód
0	1	1	0	0	0	Skręć w prawo
1	0	0	0	1	0	Skręć w lewo
1	1	0	0	0	0	Zatrzymać

Program został napisany zgodnie z powyższymi warunkami tabeli. Zapoznaj się z pełnym kodem tego robota śledzącego linię opartego na 8051 na dole tej strony, aby zrozumieć koncepcję.

Układ PCB

Oto układ PCB robota śledzącego linię, zaprojektowanego w oprogramowaniu Dip Trace.

W tym układzie PCB zaprojektowaliśmy płytkę drukowaną dla popychacza linii i 2 drążki do umieszczenia czujników podczerwieni. Sprawdź tutaj samouczek krok po kroku, jak zrobić robota śledzącego linię na PCB: Jak zrobić PCB w domu