佳世达物料搬运机器人控制系统设计
摘 要物料搬运机器人指得是一种能够实现在车间按照路线自动前行并且能够对所装载货物重量进行快速检测的电子系统，当超重时进行快速报警，与此同时机器人小车在前进过程中还能够对前方障碍物进行持续检测，防止发生碰撞事故，它一般由可编程的微处理器作为主控，本论文就以这种系统当作研究目标，完成了一款使用STM32C8T6来当作主控的物料搬运机器人控制系统。这次论文主要在硬件电路和软件结构两个层面依次对物料搬运机器人控制系统的设计方案进行了介绍，通过对液晶显示电路、有源蜂鸣器电路、重量传感器电路、HX711转换器电路、STBI2450直流电机驱动器和80BLF系列直流电机等模块的原理图配置，最后把各个子电路进行物理连接，形成了物料搬运机器人控制系统的硬件骨架。在软件结构配置方面，本论文主要通过对主程序和各子程序的工作流程进行了流程图绘制，通过流程图的各个步骤演示来对目标代码的工作流程进行了阐述。
目录
一、 引言 1
（一） 物料搬运机器人系统的发展背景 1
（二） 物料搬运机器人系统的发展现状 2
二、 佳世达物料搬运机器人系统的方案设计 3
三、系统硬件设计
（一） 佳世达物料搬运机器人系统的主控电路设计 5
1. STM32C8T6单片机简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 重物重量检测电路设计 6
1. 压力传感器简介 6
2. HX711模数转换器简介 7
3. 电路设计 8
（三） 障碍物检测电路设计 9
1. LM112010超声波传感器简介 10
2. 障碍物检测电路设计 10
（四） 液晶显示屏电路设计 10
1. LCD1602液晶显示器简介 10
2. 液晶显示屏电路设计 11
（五） 超重报警电路设计 12
1. 有源蜂鸣器简介 12
2. 报警器电路设计 12
（六） 车轮驱动电路设计 13
1. STI24502直流电机驱动器简介 13
2. 80BLF系列直流电机简介 14
3. 电路设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
15
（七） 按键电路设计 15
1. 机械按键介绍 15
2. 电路设计 16
三、 系统软件设计 17
（一） 佳世达物料搬运机器人系统的主程序流程设计 18
（二） A/D转换流程设计 18
1. 判忙流程流程 19
2. 读取采样转换数据过程 19
（三） 液晶屏驱动流程设计 20
（四） 报警流程设计 21
（五） 超声波测距流程设计 22
（六） 直流电机驱动流程设计 23
四、 物料搬运机器人的运行与调试 25
（一） 调度系统的使用 25
（二） AGV的RFID读卡流程设计 26
1. AGV读卡器工作原理 26
2. 读写RFID卡步骤 26
（三） 调度系统的功能及优势 27
（四） AGV使用过程中的注意事项 29
（五） AGV工作前的自检过程 31
总结与展望 32
参考文献 33
致 谢 34
附录 原理图 35
引言
物料搬运机器人系统的发展背景
在物料搬运机器人系统的发展过程中出现了两类较为典型的系统，这其中第一种是早期的简易系统，而第二种则是微处理器技术成熟之后才出现的以控制芯片等典型处理器作为主控的智能系统。本论文将以“物料搬运机器人控制系统的设计”当作研究论文，配置一款可以实现各项预期功能指标的电子系统出来，在此之前本文必须对这种控制系统的发展历史和当前国内外所取得的研究成果做一个简单的介绍。网络可供参考的资料显示，物料搬运机器人控制系统很早就已经出现在人类社会了，早期的机器人还不能称之为一个真正意义上的控制系统，是由于它不只功能简单，且与电子系统的概念相差甚远。在物料搬运机器人控制系统的历史上发展过程中，出现了多种不同的版本，接着把几种较为典型的系统进行简介。十八世纪后期英国的工业革命爆发之后，珍妮纺纱机的工作成果带动了其它产业的迅速崛起，这其中一些简陋的物料搬运机器人系统初态出现，这时它仅仅能够完成一些很简单的功能，而且内部以机械结构为主，几乎看不到电子元器件，到第二次工业革命后期，最早用作放大电压电流信号的电子管被设计出来，该模块是当今三极管的最初的样子，那时的开发人员将这些电子元器件进行电路设计，可以实现物料搬运机器人控制系统电子系统的最初的样子。再到后来一些简单的集成元器件和可编程控制器（PLC）出现之后，具有控制功能的物料搬运机器人系统才彻底出现，这其中以PLC控制器作为主控的系统在当时较为流行，工程师通过梯形语言等PLC语言实现对可编程控制器的驱动，通过其可编程的管脚完成对外部继电器和其他功能模块的控制，通过这种核心架构的设计可以完成一些简单的物料搬运机器人控制系统。
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图1 物料搬运机器人
所谓的“物料搬运机器人”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处理功能，达到一定程度上的智能意义，它已经不再是传统意义上的小车系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能AGV小车系统对控制指令的接收、处理、路线识别、外部环境条件的检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于小车系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能AGV小车系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。通过控制芯片且结合其他多种功能的传感模块，这些是完成嵌入式系统的必经之路，参照程序开发人员的设计水平，各种层次不齐的智能特性都能够被优秀的植入到物料搬运机器人控制系统中，这种以微小型处理器作为内部核心架构的物料搬运机器人控制系统才算得上真正的控制系统，所以它可控制的IO管脚太多了，随便把任何一个智能传感器或者电路配置到它的硬件电路系统中，都能够实现优良的控制，当然这也对微处理器的性能有要求，从起初的8位机到现在完善的32位机，主控元器件控制系统慢慢走过来，目前为止已被大幅度的应用到各种控制系统中，它强大的控制作用是设计物料搬运机器人系统的首选，现如今市面上许多性能突出的系统也都是通过高性价比单片机芯片来完成的。
物料搬运机器人系统的发展现状
当前国内外都已开始了对物料搬运机器人控制系统的核心设计研究技术，完成一种高性价比的控制系统已经不再是问题，而眼下的主要问题在于如何完成物料搬运机器人控制系统的组网化和多传感器化，这两个问题的关键点在于通过当前快速发展的无线网络技术和智能传感器技术的植入，使多个物料搬运机器人控制系统相互间可以通过无线链路共享参数数据，完成相互的协同作业。纵观单片机技术的历史来看，这二十年间微处理器在功效和运行速度上取得了长足的发展，而这些进步对物料搬运机器人控制系统的发展起到了至关重要的推动作用，至今日为止，控制器的发展脚步一直没有停止过，在未来十年间，64位微处理器芯片会被发布并且倾向成熟，而主控元器件作为物料搬运机器人控制系统的核心芯片，它的进步也将是物料搬运机器人控制系统的发展。
目录
一、 引言 1
（一） 物料搬运机器人系统的发展背景 1
（二） 物料搬运机器人系统的发展现状 2
二、 佳世达物料搬运机器人系统的方案设计 3
三、系统硬件设计
（一） 佳世达物料搬运机器人系统的主控电路设计 5
1. STM32C8T6单片机简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 重物重量检测电路设计 6
1. 压力传感器简介 6
2. HX711模数转换器简介 7
3. 电路设计 8
（三） 障碍物检测电路设计 9
1. LM112010超声波传感器简介 10
2. 障碍物检测电路设计 10
（四） 液晶显示屏电路设计 10
1. LCD1602液晶显示器简介 10
2. 液晶显示屏电路设计 11
（五） 超重报警电路设计 12
1. 有源蜂鸣器简介 12
2. 报警器电路设计 12
（六） 车轮驱动电路设计 13
1. STI24502直流电机驱动器简介 13
2. 80BLF系列直流电机简介 14
3. 电路设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
15
（七） 按键电路设计 15
1. 机械按键介绍 15
2. 电路设计 16
三、 系统软件设计 17
（一） 佳世达物料搬运机器人系统的主程序流程设计 18
（二） A/D转换流程设计 18
1. 判忙流程流程 19
2. 读取采样转换数据过程 19
（三） 液晶屏驱动流程设计 20
（四） 报警流程设计 21
（五） 超声波测距流程设计 22
（六） 直流电机驱动流程设计 23
四、 物料搬运机器人的运行与调试 25
（一） 调度系统的使用 25
（二） AGV的RFID读卡流程设计 26
1. AGV读卡器工作原理 26
2. 读写RFID卡步骤 26
（三） 调度系统的功能及优势 27
（四） AGV使用过程中的注意事项 29
（五） AGV工作前的自检过程 31
总结与展望 32
参考文献 33
致 谢 34
附录 原理图 35
引言
物料搬运机器人系统的发展背景
在物料搬运机器人系统的发展过程中出现了两类较为典型的系统，这其中第一种是早期的简易系统，而第二种则是微处理器技术成熟之后才出现的以控制芯片等典型处理器作为主控的智能系统。本论文将以“物料搬运机器人控制系统的设计”当作研究论文，配置一款可以实现各项预期功能指标的电子系统出来，在此之前本文必须对这种控制系统的发展历史和当前国内外所取得的研究成果做一个简单的介绍。网络可供参考的资料显示，物料搬运机器人控制系统很早就已经出现在人类社会了，早期的机器人还不能称之为一个真正意义上的控制系统，是由于它不只功能简单，且与电子系统的概念相差甚远。在物料搬运机器人控制系统的历史上发展过程中，出现了多种不同的版本，接着把几种较为典型的系统进行简介。十八世纪后期英国的工业革命爆发之后，珍妮纺纱机的工作成果带动了其它产业的迅速崛起，这其中一些简陋的物料搬运机器人系统初态出现，这时它仅仅能够完成一些很简单的功能，而且内部以机械结构为主，几乎看不到电子元器件，到第二次工业革命后期，最早用作放大电压电流信号的电子管被设计出来，该模块是当今三极管的最初的样子，那时的开发人员将这些电子元器件进行电路设计，可以实现物料搬运机器人控制系统电子系统的最初的样子。再到后来一些简单的集成元器件和可编程控制器（PLC）出现之后，具有控制功能的物料搬运机器人系统才彻底出现，这其中以PLC控制器作为主控的系统在当时较为流行，工程师通过梯形语言等PLC语言实现对可编程控制器的驱动，通过其可编程的管脚完成对外部继电器和其他功能模块的控制，通过这种核心架构的设计可以完成一些简单的物料搬运机器人控制系统。
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图1 物料搬运机器人
所谓的“物料搬运机器人”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处理功能，达到一定程度上的智能意义，它已经不再是传统意义上的小车系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能AGV小车系统对控制指令的接收、处理、路线识别、外部环境条件的检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于小车系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能AGV小车系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。通过控制芯片且结合其他多种功能的传感模块，这些是完成嵌入式系统的必经之路，参照程序开发人员的设计水平，各种层次不齐的智能特性都能够被优秀的植入到物料搬运机器人控制系统中，这种以微小型处理器作为内部核心架构的物料搬运机器人控制系统才算得上真正的控制系统，所以它可控制的IO管脚太多了，随便把任何一个智能传感器或者电路配置到它的硬件电路系统中，都能够实现优良的控制，当然这也对微处理器的性能有要求，从起初的8位机到现在完善的32位机，主控元器件控制系统慢慢走过来，目前为止已被大幅度的应用到各种控制系统中，它强大的控制作用是设计物料搬运机器人系统的首选，现如今市面上许多性能突出的系统也都是通过高性价比单片机芯片来完成的。
物料搬运机器人系统的发展现状
当前国内外都已开始了对物料搬运机器人控制系统的核心设计研究技术，完成一种高性价比的控制系统已经不再是问题，而眼下的主要问题在于如何完成物料搬运机器人控制系统的组网化和多传感器化，这两个问题的关键点在于通过当前快速发展的无线网络技术和智能传感器技术的植入，使多个物料搬运机器人控制系统相互间可以通过无线链路共享参数数据，完成相互的协同作业。纵观单片机技术的历史来看，这二十年间微处理器在功效和运行速度上取得了长足的发展，而这些进步对物料搬运机器人控制系统的发展起到了至关重要的推动作用，至今日为止，控制器的发展脚步一直没有停止过，在未来十年间，64位微处理器芯片会被发布并且倾向成熟，而主控元器件作为物料搬运机器人控制系统的核心芯片，它的进步也将是物料搬运机器人控制系统的发展。
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