2。2 方案设计

在综合上述各个方案的优点和缺点之后，考虑到机器人的使用环境比较简单，同时兼顾 经济性与易操作性的要求，最终选择采用基于红外线的自动充电系统。在本系统中主要包含 以下九大部分，具体如下：

(1)控制模块：控制系统是整个自动充电系统的核心，一个合适的控制模块直接影响到整 个自动充电系统的工作性能。在自动充电系统中主要包括两个控制模块，一个是机器人本体 (也就是小车)的控制模块 1，另一个是充电站的控制模块 2。

本科毕业设计说明书 第 5 页

(2)红外发射模块：主要用来“告知”小车充电站的大致方位，该模块被安放在充电站的 两旁和中间；小车的转向是通过安放在充电站两旁的两组红外二极管 1 和 3 来控制的，通过 对接收到的红外信号进行解码小车可以在前进的过程中不断调整方向，最终顺利到达充电站， 完成自动充电；中间的红外发射二极管 2 的作用是把小车从初始位置引导到区域 C。

(3)红外接收模块：主要用来接收红外发射模块发出的红外光信号，并经过相应的处理转 换成单片机能处理的逻辑电平 TTL。

(4)超声波测距模块：超声波测距模块主要用来检测机器人与充电站的实时距离，并将该 距离传递给控制模块，用来通知机器人通过相应的减速装置来减低机器人的行进速度，避免 由于惯性的原因导致机器人撞上充电站。来`自+优-尔^论:文,网www.chuibin.com +QQ752018766-

(5)电量监测模块：电量检测模块主要用来对电源电压不断地进行采集，并通过控制模块 1 来判断电源电压是否低于阀值电压，如果低于阀值电压的话，就通知机器人进行自主充电。 它的另一个功能是，当机器人充满电时，用来通知控制模块充电已完成，可以断开连接。

(6)显示模块：显示模块由 8 个数码管组成，并配合使用 74HC138 和 74HC595 对探测距 离和电源电压进行实时显示。

(7)人体感应报警模块：由于预先知道机器人的使用环境比较空旷，唯一的阻挡物是人， 所以当偶尔有人挡在充电站前方时，此时可以通过人体感应报警模块并配合使用蜂鸣器发出 警报，来通知人离开该位置，确保机器人能正确地与充电站进行对接。

(8)充电对接模块：充电对接模块主要是设计一个合适的充电站模型，以此来提高小车与 充电站的对接精度。

(9)电机控制模块：通常单片机端口的输出电流比较小无法直接驱动直流电机，所以需要 利用电机控制模块对单片机端口的输出电流进行放大后才能驱动直流电机。此外，通过电机 控制模块还可以控制电机的正反转以及制动。