题目：AGV控制板卡的设计学生姓名高志伟学号200715010133班级电气071501所属院（系）电子信息工程学院指导教师刘红兵2011年6月16日太原科技大学毕业设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程学院时间：2011年3月15日学生姓名高志伟指导教师刘红兵设计（论文）题目AGV控制板卡的设计主要研究内容1、了解AGV控制系统的结构2、掌握单片机原理及应用3、掌握模拟滤波和数字滤波4、学习C语言编程5、了解单片机硬件、软件的设计方法研究方法理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试主要技术指标(或研究目标)1、设计一个单片机信号采集卡2、16路模拟量输入信号、带隔离放大3、8路模拟输入信号、带多路转换、光电隔离4、设计LED数码动态显示电路，用于指示各回路的工作状态5、编制相关的应用程序教研室意见教研室主任（专业负责人）签字：年月日目录摘要 (III)第1章绪论 (1)1.1论文研究的背景及意义 (1)1.2自动导引小车的定义及特点 (2)1.3AGV的导引方式 (3)1.4自动导引小车的发展简史 (4)1.5自动导引小车的应用现状 (6)1．6AGV的关键技术及本论文的研究内容 (7)1.6.1自动导引小车的关键技术 (7)1.6.2本论文研究的主要内容: (7)1.7本章小结 (8)第2章AGV结构简介及板卡概述 (9)2.1控制系统的分类 (9)2.1.1嵌入式控制系统 (9)2.1.2顺序控制系统 (9)2.1.3过程控制系统 (9)2.2AGV结构简介 (10)2.3AGV的系统组成 (11)2.4认识板卡 (12)2.4.1什么是板卡 (12)2.4.2数据采集卡 (12)第3章AGV控制板卡的主要元件选取 (15)3.1单片机的选取 (15)3.1.180C51系列单片机 (15)3.1.2TMS320 (19)3.1.3PIC (19)3.1.4AVR (20)3.1.5ARM (21)3.1.6单片机的选取 (22)3.2通讯接口的选择 (22)3.3其它元器件的选取 (23)第4章系统设计 (24)4.1设计方法说明 (24)4.2系统类型 (25)4.3系统原理设计 (25)4.3.1最小系统的设计 (25)4.3.2存储器扩展 (26)4.3.3LCD模块和I/0模块 (27)4.3.4通信接口电路设计 (29)4.4.5PCB图 (30)4.4编程软件 (32)第5章软件设计 (34)5.1程序设计语言概述 (34)5.1.1机器语言 (34)5.1.2汇编语言 (34)5.1.3高级语言 (34)5.2AGV控制板卡的C语言程序设计 (35)5.3Proteus仿真软件简介 (42)5.4仿真设计 (42)第6章系统分析 (44)第7章结论 (48)参考文献 (49)致谢 (50)AGV控制板卡的设计电子信息工程学院电气071501高志伟指导教师：刘红兵摘要：文中介绍了AGV的发展简史、前景、应用现状，结构组成和数据采集板卡控制系统的分类和应用,主要元器件的选取,重点讲述了单片机的选取,系统设计包括系统原理设计，PCB原理图设计，仿真设计，调试和程序编程。
最后对系统进行了分析。
关键词：板卡；STC89C52单片机；数据采集；PCB；C语言The Design of AGV Control BoardCollege of electronics and information engineering Electrical Major071501Zhiwei Gao Director:Hongbing LiuAbstract：This paper introduces AGV’s brief development history,the prospects, application and the structure components.It also discusses the classification and the application of data acquisition boards,and the selection of main components, highlighting the selection of the MCU.The system design includes the system principle design,the PCB principle diagram design,the simulation design, debugging and programming.At last the thesis makes an analysis of the system.Key words:board;STC89C52MCU;Data acquisition;PCB;C language第1章绪论内容提要:本章介绍本论文研究的重要意义，综述自动导引小车的基本概念、组成及其发展简史、应用现状和前景，并分析目前自动导引小车的主要引导方式、关键技术，在此基础提出了本论文的研究内容。
1.1论文研究的背景及意义21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。
能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。
要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。
繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。
由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业和基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生产装备及系统的重要组成部分，为传统制造企业向敏捷制造企业跨越发展提供重要的技术支持。
自动导向小车((Automated Guided Vehicle 简称AGV)是移动机器人的一种，是现代制造企业物流系统中的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。
AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。
与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。
在以往的生产线上，导向式AGV是人们经常采用的方式，有激光式、声波式、磁导引式等方法。
这些方法都需要预先规划好AGV的运行路线，而且生产车间的装置不能随意移动。
随着生产车间智能化的提高，导向式AGV明显降低了AGV的柔性。
因此，非导向式AGV将成为敏捷制造物流系统中的主要选择。
在非导向式AGV系统中，AGV的运行路径不需要由附加设备决定，而且当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的软件参数即可满足路径规划要求。
资料显示:在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送:在美国，直接劳动成本所占比例不足生产成本的10%，且这一比例还在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取胜的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。
自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。
AGV从发明至今,其种类和形式变得多种多样,其应用领域也不断扩展。
AGV 作为一种成熟的技术和产品,对企业提高生产效率、降低成本、提高产品质量、提高企业的生产管理水平起到了显著的作用。
目前，在我国某些汽车、烟草行业，AGV已投入使用，并取得了良好的经济效益。
但从使用形式来看，大都采用属于固定路径导向范畴的电磁导引AGV，无固定路径自主导向的AGV由于诸多问题未能完全解决，还没有达到实用。
AGV在我国的应用中突出的问题是:第一,应用普及率低;第二,科技含量较低;第三,AGV 价格居高不下,使用成本大。
1.2自动导引小车的定义及特点根据美国物流协会定义，AGV是指装备有电磁或光学自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。
AGV是以电池为动力、装有非接触导向装置，独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。
AGV是自动导引车系统，它由若干辆沿导引路径行驶，独立运行的AGV组成。
AGV在计算机的交通管制下有条不紊地运行，并通过物流系统软件而集成于整个工厂的生产监控与管理系统中。
应用AGV具有很多特点:(1)AGV可十分方便地与其它物流系统实现自动连接，如AS/RS(通过出从库台)、各种缓冲站、升降机和机器人等；实现在工作站之间对物料进行跟踪;对输送进行确认；按计划输送物料并有执行检查记录:与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。
(2)采用AGV由于人工检取与堆置物料的劳动力减少，操作人员无需为跟踪物料而进行大量的报表土作，因而显著提高劳动生产率。
另外，非直接劳动力如物料仓库会计员、发料员以及运货车调度员的工作的减少甚至完全取消又进一步减低了成本。
(3)AGV运输物料时，很少有产品或生产设备的损坏，这是因为AGV按固定路径行驶，不易与加工设备和其他障碍物碰撞。
(4)绝大多数AGV的使用者均证明，2到3年从经济上均能收回AGV的投资成本。
(5)AGV通过安装在地面之下的电缆或其他不构成障碍的地面导引物，其通道必要时可作其他用处。
(6)系统具有极高的可靠性。
AG由若干台小车组成，当一台小车需要维修时，其它小车的生产率不受影响并保持高度的系统可利用性。
(7)节约能源与保护环境。
AGV的充电和驱动系统耗能少，能量利用率高，噪音极低对制造和仓储环境没有不良影响。
1.3AGV的导引方式AGV按照不同的导引方式可以划分为:激光导引，电磁导引，磁条导引，惯性导引，GPS导引等。
(1)激光导引在AGV行驶路径周围预先垂直设置好一系列反光板，AGV上装的激光扫描器不断扫描周围环境，当扫描到反光板时，扫描器就能感知。
只要扫描到三个以上的反光板，就可以根据反光板的坐标值以及各反光板的法线和纵向轴的夹角，由控制器计算出AGV当前的全局坐标系中的坐标，以及行驶方向与X轴的夹角，达到准确定位和定向。
该种方式的优点是投入使用简单，容易扩充，灵活性好，并且提供了任意路径规划的可能性，适用于室内外场地，不受气候的影响。
激光导引原理：1.AGV的初始位置计算AGV小车停止不动；激光扫描器至少可测得4条光束，即至少“看到”4条反射板；已知所有反射板的精确位置（X,Y）。
2.AGV的连续位置计算根据运动模型估算小车的当前位置；根据估算的新位置关联反射板；根据关联的反射板修正自身位置，据此修正AGV下一步动作。