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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖啟仲
研究生(外文):Chi-Chung Liao
論文名稱:自走車介面控制之研究
論文名稱(外文):A Study of The Interface Control for An Automatic Mobile Vehicle
指導教授:王榮泰
指導教授(外文):Rong-Tyai Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系碩博士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:機器人串列傳輸自走車
外文關鍵詞:serial transmissionPWMI2C busautomatic mobile vehicle
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機電技術(Mechatronics)整合了機械技術(Mechanics)及電子技術(Electronics),是機電整合所發展出來的名詞。而機器人系統則對電子機械技術(Mechatronics)做了很好的詮釋;其中自走車系統乃是機器人系統的一個分支,本文以發展「無人自走車」為目標,透過團隊合作的方式,達成系統整合所需的相關技術,進而應用在其它不同目的的系統上。
自走車主要分為馬達控制介面、人機控制介面、導航系統及感測系統等四個子系統,本文主要著重於自走車系統之馬達介面和人機操作介面之設計與實現。驅動介面以微處器(89C52)為核心,透過PWM信號來控制以功率電晶體(Power MOSFET)所構成之H電橋,而達到馬達轉向的目的;另外,以光學方法配合16位元的計數器(8254)來測量馬達的轉速,並作為系統決策之用。在IC之間的資料傳輸方式是採用I2C Bus的串列傳輸標準,其好處是線路簡單、節省輸出埠和軟、硬體擴充方便及維護簡單。
人機操作介面是以Borland C++ Builder為基礎,並配合RS232之串列傳輸標準來傳送控制指令和接收自走車所回傳的資料。
Mechanics and electronics are integrated into mechatronics and robotic system is the most suitable explanation of it. Autonomous Guide Vehicles (AGVs) is a branch of robotic system and we will develop the system by team work.
In the study, AGVs were divided into four sub-system, motors controlled interface, human-machine controlled interface, guiding sub-system and sensing sub-system. The goal of the study was to design and realize the human-machine controlled interface and motors controlled interface which communicated with host computer by serial transmission (RS232 standards).
The human-machine controlled interface was constructed by Boland C++ Builder and took a serial communication with AGVs. The motors controlled interface was based on MPU (89C52) and other logic circuit. The motion of motors was driven by PWM generator, H-bridge and other controlled logic circuit. The optical method was integrated with programmed counter/timer (8254) to detect position and velocity of AGVs. Finally, a serial communication (I2C bus standard) in ICs was also applied to the study.
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 本文大綱 7
第二章 系統簡介 8
2.1 系統規劃 8
2.2 系統簡介 10
2.3 系統發展概況 12
2.4 實驗設備 13
第三章 直流馬達之基礎與驅動方法 16
3.1 直流馬達之基本原理 16
3.2 馬達數學模型 19
3.2.1 電氣機構及其方程式 19
3.2.2 動力機構及其方程式 20
3.2.3 馬達的轉移函數 21
3.3 驅動方法 22
3.3.1 串聯電阻控制 22
3.3.2 端電壓調變控制 23
3.3.3 電流調變控制 24
3.3.4 脈寬調變(PWM)控制 26
3.4 脈寬調變(PWM)信號的產生方式 30
3.4.1 類比方法 30
3.4.2 數位方法 32
3.4.3 微處理器產生法 37
3.5 馬達轉向控制方法及實現 38
3.6 H電橋的短路防護 41
3.6.1 硬體防護措施 41
3.6.2 軟體防護措施 43
3.7 電晶體之閘極觸發電路 44
3.7.1 輸出緩衝及光電耦合電路 45
3.7.2 脈衝整流觸發電路 46
3.8 電源供應電路 48
第四章 感測系統 49
4.1 馬達位置偵測方法 49
4.2 速度量測電路及方法 50
4.2.1 速度量測電路 50
4.2.2 脈波數速度量測方法 53
4.3 煞車及過負載警示電路及保護方法 56
第五章 資料傳輸及通信 58
5.1 資料的傳輸方式及格式的定義 58
5.2 串列傳輸 59
5.3 I2C Bus 61
5.3.1 硬體特性 62
5.3.2 滙流排協定 62
5.3.3 I2C Bus的優點及適用情況 64
5.4 以軟體模擬I2C Bus傳送信號 66
第六章 控制介面與驅動程式之設計 67
6.1 PC操作介面 67
6.2 微處理器之驅動程式流程圖 69
6.2.1 主程式 69
6.2.2 系統初始化 70
6.2.3 資料傳輸 71
6.2.4 煞車偵測 72
6.2.5 速度控制 73
6.2.6 轉向控制 74
6.2.7 速度偵測 75
第七章 結論與建議 78
7.1 結論 78
7.2 建議 78
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