Linienfolger-Roboter mit 8051-Mikrocontroller

Linienfolger Roboter ist eine Maschine, die einer Linie folgt. Es kann sich um eine schwarze oder eine weiße Linie handeln. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Linienfolgerrobotern: einer ist ein schwarzer Linienfolger, der einer schwarzen Linie folgt, und der zweite ist ein weißer Linienfolger, der einer weißen Linie folgt. Der Linienfolger erkennt die Linie tatsächlich und fährt darüber. In unseren vorherigen Projekten haben wir einen schwarzen Linienfolger-Roboter mit Arduino hergestellt, aber dieses Mal werden wir einen weißen Linienfolger mit dem 8051-Mikrocontroller herstellen. In diesem Tutorial erfahren Sie auch, wie Sie eine Leiterplatte für einen Linienfolger-Roboter zu einem günstigen Preis zu Hause herstellen.

Konzept des Linienfolgerroboters

Das Konzept des Linienfolgers hängt mit dem Licht zusammen. Wir haben das Verhalten von Licht auf Schwarz-Weiß-Oberflächen verwendet. Wenn Licht auf eine weiße Oberfläche fällt, wird es fast vollständig reflektiert und bei schwarzer Oberfläche wird Licht von der schwarzen Oberfläche absorbiert. Dieses erklärte Verhalten von Licht wird in diesem Linienfolgerroboter verwendet.

In diesem Line Follower-Roboterprojekt haben wir IR-Sender und IR-Empfänger, auch Fotodioden genannt, zum Senden und Empfangen von Licht verwendet. IR überträgt Infrarotlichter. Wenn Infrarotstrahlen auf die weiße Oberfläche fallen, werden sie zurückreflektiert und von der Fotodiode eingefangen und erzeugen einige Spannungsänderungen. Wenn IR-Licht auf eine schwarze Oberfläche fällt, wird Licht von der schwarzen Oberfläche absorbiert und keine Strahlen werden zurückreflektiert, sodass die Fotodiode kein Licht oder keine Strahlen empfangen hat. Hier in diesem Zeilenfolgerroboter erhält der Mikrocontroller 0 als Eingabe und der Mikrocontroller mit schwarzer Linie 1 als Eingabe, wenn der Sensor die weiße Oberfläche erkennt.

Schaltungserklärung

Wir können den gesamten Linienfolger-Roboter in verschiedene Abschnitte wie Sensorabschnitt, Steuerabschnitt und Treiberabschnitt unterteilen.

Sensorabschnitt: Dieser Abschnitt enthält IR-Dioden, Potentiometer, Komparator (Operationsverstärker) und LEDs. Das Potentiometer wird zum Einstellen der Referenzspannung an der einen Klemme des Komparators verwendet, und IR-Sensoren erfassen die Leitung und liefern eine Spannungsänderung an der zweiten Klemme des Komparators. Dann vergleicht der Komparator beide Spannungen und erzeugt am Ausgang ein digitales Signal. Hier in dieser Schaltung haben wir zwei Komparatoren für zwei Sensoren verwendet. Als Komparator wird LM358 verwendet. Der LM358 verfügt über zwei rauscharme Operationsverstärker.

Steuerabschnitt: Der 8051-Mikrocontroller wird zur Steuerung des gesamten Prozesses des Linienfolgerroboters verwendet. Die Ausgänge der Komparatoren sind mit den Pin-Nummern P0.0 und P0.1 von 8051 verbunden. 8051 liest diese Signale und sendet Befehle an die Treiberschaltung, um den Leitungsfolger zu steuern.

Treiberabschnitt : Der Treiberabschnitt besteht aus einem Motortreiber und zwei Gleichstrommotoren. Der Motortreiber wird zum Antreiben von Motoren verwendet, da der Mikrocontroller dem Motor nicht genügend Spannung und Strom liefert. Deshalb haben wir eine Motortreiberschaltung hinzugefügt, um genügend Spannung und Strom für den Motor zu erhalten. Der Mikrocontroller sendet Befehle an diesen Motortreiber und treibt dann Motoren an.

Arbeiten des Line Follower Roboters mit 8051

Der Linienfolger-Roboter erkennt die weiße Linie mithilfe eines Sensors und sendet dann Signale an den Mikrocontroller. Dann treibt der Mikrocontroller den Motor entsprechend der Sensorleistung an.

Hier in diesem Projekt verwenden wir zwei IR-Sensorpaare. Angenommen, wir rufen den linken Sensor und den rechten Sensor des IR-Sensorpaars an, dann erkennen sowohl der linke als auch der rechte Sensor nichts oder eine schwarze Linie, und der Roboter bewegt sich vorwärts.

Und wenn der linke Sensor eine weiße Linie erkennt, dreht der Roboter die linke Seite.

und wenn der linke Sensor eine weiße Linie erkennt, dreht sich der Roboter zur rechten Seite, bis beide Sensoren eine schwarze Linie erreichen oder keine Oberfläche mehr erkennen.

Und wenn beide Sensoren auf einer weißen Linie stehen, stoppt der Roboter.

8051-basierte Line Follower-Roboterschaltung

Die Schaltung ist für diesen Linienfolger-Roboter sehr einfach. Der Ausgang der Komparatoren ist direkt mit den Pin-Nummern P0.0 und P0.1 des Mikrocontrollers verbunden. Die Eingangsstifte 2, 7, 10 und 15 des Motortreibers sind an den Stiftenummern P2.3, P2.2, P2.1 bzw. P2.4 angeschlossen. Ein Motor ist am Ausgangspin der Motortreiber 3 und 6 und ein anderer Motor an 11 und 14 angeschlossen.

Programmiererklärung

Im Programm definieren wir zunächst den Eingangs- und Ausgangspin. Und dann prüfen wir in der Hauptfunktion die Eingänge und senden den Ausgang entsprechend den Eingängen an den Ausgangsstift für den Antriebsmotor. Zur Überprüfung des Eingangs-Pins haben wir "if" -Anweisungen verwendet.

Es gibt vier Bedingungen in diesem Zeilenfolger. Wir haben zwei Sensoren verwendet, nämlich den linken und den rechten Sensor.

Eingang	Ausgabe	Bewegung des Roboters
Linker Sensor	Rechter Sensor	Linker Motor	Rechter Motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Nach vorne
0	1	1	0	0	0	Biegen Sie rechts ab
1	0	0	0	1	0	Biegen Sie links ab
1	1	0	0	0	0	Halt

Wir haben das Programm gemäß den obigen Tabellenbedingungen geschrieben. Lesen Sie den vollständigen Code dieses 8051-basierten Linienfolger-Roboters unten auf dieser Seite, um das Konzept zu verstehen.

Leiterplattenlayout

Hier ist das PCB-Layout für den Linienfolger-Roboter, der in der Dip Trace-Software entwickelt wurde.

In diesem PCB-Layout haben wir eine Leiterplatte für den Leitungsfolger und 2 Sticks für die Platzierung von IR-Sensoren entworfen. Lesen Sie hier das Schritt-für-Schritt-Tutorial, um den Linienfolger-Roboter auf einer Leiterplatte zu erstellen: So erstellen Sie eine Leiterplatte zu Hause