Lijnvolgerrobot met 8051-microcontroller

Lijnvolger Robot is een machine die een lijn volgt, dit kan een zwarte lijn of een witte lijn zijn. In wezen zijn er twee soorten lijnvolgerrobots: de ene is de zwarte lijnvolger die de zwarte lijn volgt en de tweede is de witte lijnvolger die de witte lijn volgt. Lijnvolger voelt de lijn echt en rent eroverheen. In onze vorige projecten hebben we een black line follower-robot gemaakt met arduino, maar deze keer gaan we een white line follower maken met behulp van 8051 microcontroller. In deze tutorial bespreken we ook hoe je thuis tegen een lage prijs een printplaat voor een lijnvolgerrobot kunt maken.

Concept van lijnvolgerrobot

Het concept van lijnvolger heeft betrekking op licht. We hebben het gedrag van licht op een zwart-wit oppervlak gebruikt. Wanneer licht op een wit oppervlak valt zal het bijna volledig reflecteren en in het geval van een zwart oppervlak wordt het licht geabsorbeerd door een zwart oppervlak. Dit verklaarde gedrag van licht wordt gebruikt in deze lijnvolgerrobot.

In dit lijnvolgerrobotproject hebben we IR-zenders en IR-ontvangers, ook wel fotodiodes genoemd, gebruikt voor het verzenden en ontvangen van licht. IR zendt infraroodlichten uit. Wanneer infraroodstralen op een wit oppervlak vallen, worden deze teruggekaatst en opgevangen door fotodiode en genereren enkele spanningsveranderingen. Wanneer IR-licht op een zwart oppervlak valt, wordt licht geabsorbeerd door het zwarte oppervlak en worden geen stralen teruggekaatst, dus de fotodiode heeft geen licht of stralen ontvangen. Hier in deze lijnvolgerrobot wanneer de sensor een wit oppervlak detecteert, krijgt de microcontroller 0 als invoer en wanneer de zwarte lijn wordt gedetecteerd, krijgt de microcontroller 1 als invoer.

Circuit uitleg

We kunnen de hele lijnvolgerrobot opdelen in verschillende secties, zoals sensorsectie, besturingssectie en driversectie.

Sensorgedeelte: dit gedeelte bevat IR-diodes, potentiometer, comparator (op-amp) en LED's. Potentiometer wordt gebruikt voor het instellen van de referentiespanning op de ene aansluiting van de comparator en IR-sensoren detecteren de lijn en zorgen voor een verandering in de spanning op de tweede aansluiting van de comparator. Vervolgens vergelijkt de comparator beide spanningen en genereert een digitaal signaal aan de uitgang. Hier in dit circuit hebben we twee comparatoren gebruikt voor twee sensoren. LM358 wordt gebruikt als vergelijker. De LM358 heeft twee ingebouwde Op-amp met lage ruis.

Besturingssectie: 8051-microcontroller wordt gebruikt voor het besturen van het hele proces van de lijnvolgerrobot. De uitgangen van comparatoren zijn verbonden met pincode P0.0 en P0.1 van 8051. 8051 leest deze signalen en stuurt commando's naar het stuurcircuit om de lijnvolger aan te drijven.

Driver-sectie: Driver-sectie bestaat uit een motor-driver en twee DC-motoren. Motordriver wordt gebruikt voor het aandrijven van motoren omdat de microcontroller niet genoeg spanning en stroom levert aan de motor. Dus hebben we een motorstuurcircuit toegevoegd om voldoende spanning en stroom voor de motor te krijgen. Microcontroller stuurt commando's naar deze motordriver en stuurt vervolgens motoren aan.

Werking van Line Follower Robot met 8051

Lijnvolgerrobot detecteert een witte lijn met behulp van een sensor en stuurt vervolgens signalen naar de microcontroller. Vervolgens drijft de microcontroller de motor aan volgens de output van de sensoren.

Hier in dit project gebruiken we twee IR-sensorenpaar. Stel dat we de linkersensor en de rechtersensor van het IR-sensorpaar aanroepen, dan voelen zowel de linker- als de rechtersensor niets of een zwarte lijn, dan beweegt de robot vooruit.

En wanneer de linkersensor een witte lijn detecteert, draait de robot naar links.

en wanneer de linker sensor een witte lijn detecteert, dan draait de robot naar rechts totdat beide sensoren op een zwarte lijn komen of niets meer waarnemen.

En als beide sensoren op een witte lijn komen, stopt de robot.

Op 8051 gebaseerde lijnvolger-robotcircuit

Circuit is heel eenvoudig voor deze lijnvolgerrobot. Uitgang van comparatoren is rechtstreeks verbonden met pincode P0.0 en P0.1 van microcontroller. En de input pin 2, 7, 10 en 15 van de motor driver is verbonden met respectievelijk pin nummer P2.3, P2.2, P2.1 en P2.4. En een motor is aangesloten op de uitgangspen van motoraandrijving 3 en 6 en een andere motor is aangesloten op 11 en 14.

Uitleg over programmeren

In het programma definiëren we allereerst de invoer- en uitvoerpin. En dan in de hoofdfunctie controleren we de ingangen en sturen we de uitvoer volgens de ingangen naar de uitgangspen voor het aandrijven van de motor. Voor het controleren van de invoerpin hebben we "if" -instructies gebruikt.

Er zijn vier voorwaarden in deze lijnvolger. We hebben twee sensoren gebruikt namelijk linker sensor en rechter sensor.

Invoer	Uitvoer	Beweging van de robot
Linker sensor	Rechter sensor	Linkermotor	Rechter motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Vooruit
0	1	1	0	0	0	Rechts afslaan
1	0	0	0	1	0	Sla linksaf
1	1	0	0	0	0	Hou op

We hebben het programma geschreven volgens bovenstaande tabelcondities. Zie de volledige code van deze op 8051 gebaseerde lijnvolgerrobot onderaan deze pagina om het concept te begrijpen.

PCB-indeling

Hier is de PCB-lay-out voor de lijnvolgerrobot, ontworpen in Dip Trace Software.

In deze PCB layout hebben we een printplaat ontworpen voor line follower en 2 sticks voor het plaatsen van IR sensoren. Bekijk hier de stapsgewijze handleiding om de lijnvolgerrobot op printplaat te maken: hoe maak je thuis een printplaat