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Micromouse

Dietrich, Jens (1995):
Micromouse.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Eine Micromouse ist ein autonomes, voll elektronisches Miniaturfahrzeug, das sich unter Wettkampfbedingungen in einem zu Beginn unbekanntem Labyrinth bewegt.

Das Ergebniss dieser Diplomarbeit ist eine vollständig funktionsfähige Hardware für die Micromouse. Die Hardware besteht aus je einer Motortreiberschaltung für die zwei Gleichstrommotoren, einer Schaltung für infrarot Sensoren und einer Mikroprozesssorplatine, um eine gewisse Intelligenz für die Micromouse bereitzustellen. Die Software konnte nur soweit fertiggestellt werden, um zu zeigen, daß die Hardware fehlerfrei funktioniert. Es wird aber die Theorie für weitere Software vorgestellt. Der Bericht zu dieser Diplomarbeit ist in englisch geschrieben. Diese Arbeit teilt sich in folgende Teilprobleme auf:

- Aufbau einer Motortreiberschaltung für Gleichstrommotoren

- Auswahl von Sensoren und Aufbau einer entsprechenden Schaltung

- Aufbau einer Mikroprozessorschaltung

- Aufbau einer Servoloop für die Motoren

- Schreiben von Softwarealgorithmen: Lösen des Labyrinths, Auswerten der Sensordaten, Profilgenerator für Geraden und Kurven, Navigation der Micromouse im Labyrinth

Für die Motortreiberschaltung wird eine Puls-Breiten-Modulation verwendet, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Für den verwendeten PWM-Baustein wird ein analoges Signal benötigt, welches durch einen D/A-Wandler zur Verfügung gestellt wird. Um eine Servoloop aufzubauen, sind an den Achsen der Antriebsräder Lochscheiben angebracht, diese werden mit einer Lichtschranke abgetastet und kodiert. Dieses Signal gelangt dann in einen hoch-runter Zähler, der auch die Drehrichtung des Rades erkennt. Der Zählerstand wird regelmäßig vom Mikroprozessor abgefragt, so daß man immer eine Kontrolle über die Ist-Position der Micromouse hat. Die Sensoren schauen von oben auf die Labyrinthwände drauf und sind in Arrays zu jeweils acht Reflexlichtschranken an den vier Ecken der Micromouse angebracht. Die Reflexlichtschranken arbeiten im Pulsbetrieb. Die Sensordaten werden in acht Bit Schieberegistern zwischengespeichert und über die synchrone serielle Schnittstelle des Mikroprozessors eingelesen. Auf der Mikroprozessorplatine befindet sich ein 68HC11E9 von Motorola, ein RAM zum Abspeichern der Informationen über das Labyrinth und wegen der externen Bausteine, wie RAM, D/A-Wandler und Zähler, ein Adressdekodierer.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 1995
Creators: Dietrich, Jens
Title: Micromouse
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Eine Micromouse ist ein autonomes, voll elektronisches Miniaturfahrzeug, das sich unter Wettkampfbedingungen in einem zu Beginn unbekanntem Labyrinth bewegt.

Das Ergebniss dieser Diplomarbeit ist eine vollständig funktionsfähige Hardware für die Micromouse. Die Hardware besteht aus je einer Motortreiberschaltung für die zwei Gleichstrommotoren, einer Schaltung für infrarot Sensoren und einer Mikroprozesssorplatine, um eine gewisse Intelligenz für die Micromouse bereitzustellen. Die Software konnte nur soweit fertiggestellt werden, um zu zeigen, daß die Hardware fehlerfrei funktioniert. Es wird aber die Theorie für weitere Software vorgestellt. Der Bericht zu dieser Diplomarbeit ist in englisch geschrieben. Diese Arbeit teilt sich in folgende Teilprobleme auf:

- Aufbau einer Motortreiberschaltung für Gleichstrommotoren

- Auswahl von Sensoren und Aufbau einer entsprechenden Schaltung

- Aufbau einer Mikroprozessorschaltung

- Aufbau einer Servoloop für die Motoren

- Schreiben von Softwarealgorithmen: Lösen des Labyrinths, Auswerten der Sensordaten, Profilgenerator für Geraden und Kurven, Navigation der Micromouse im Labyrinth

Für die Motortreiberschaltung wird eine Puls-Breiten-Modulation verwendet, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Für den verwendeten PWM-Baustein wird ein analoges Signal benötigt, welches durch einen D/A-Wandler zur Verfügung gestellt wird. Um eine Servoloop aufzubauen, sind an den Achsen der Antriebsräder Lochscheiben angebracht, diese werden mit einer Lichtschranke abgetastet und kodiert. Dieses Signal gelangt dann in einen hoch-runter Zähler, der auch die Drehrichtung des Rades erkennt. Der Zählerstand wird regelmäßig vom Mikroprozessor abgefragt, so daß man immer eine Kontrolle über die Ist-Position der Micromouse hat. Die Sensoren schauen von oben auf die Labyrinthwände drauf und sind in Arrays zu jeweils acht Reflexlichtschranken an den vier Ecken der Micromouse angebracht. Die Reflexlichtschranken arbeiten im Pulsbetrieb. Die Sensordaten werden in acht Bit Schieberegistern zwischengespeichert und über die synchrone serielle Schnittstelle des Mikroprozessors eingelesen. Auf der Mikroprozessorplatine befindet sich ein 68HC11E9 von Motorola, ein RAM zum Abspeichern der Informationen über das Labyrinth und wegen der externen Bausteine, wie RAM, D/A-Wandler und Zähler, ein Adressdekodierer.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, 68HC11 Mikrocontroller, Lichtschranke, Motoransteuerung mit µP, Programmierung Mikrocontroller, Pulsweitenansteuerung
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design (dissolved 18.12.2018)
Date Deposited: 30 Sep 2011 14:30
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1281

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 13-03-1995

Ende Datum: 20-06-1995

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKD 1281
Referees: Cramer, Prof. Dr.- Bernhard and Malvig, Prof. Dr.- K.
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