刘 奇 王建锋 文佳星（西京学院，陕西 西安710199）

1 概述

自动引导车（AGV）是指装有电磁或光学自动引导装置的运输车辆，能沿规定的引导路径行驶，具有安全防护和多种转移功能。作为新兴科技难免会出现一些技术问题，然而社会就是在解决问题中不断进步的。[1]课题的研究将进一步解决AGV 小车统计液压电机和转向电机在运行时所在回路中各元器件电压信号的问题。

2 研究内容

2.1 液压回路和转向回路各监测点电压数值的采集

为方便采集统计AGV 小车的转向电机回路及液压电机回路的电压信号情况，采用电压传感器对两个电机回路工作时检测点的电压信号进行采集。

2.2 采集电压的实时显示

在控制板安装串口触摸屏，将采集到的电压信号显示在触摸屏上，直观的向工作人员展示电压变化情况。

3 方案设计

AGV 小车液压电机和转向电机的检测回路设计，需要实现对两种电机在运行时所在回路的各元器件电压高低的情况进行统计、显示、传回车载电脑，实现对数据的收集整理。可以利用STC15 单片机和车载电脑的通讯协议实现低成本数据传输，该回路体积小、设计成本低，可以有效利用小车仅存的空闲空间，实现对电压信号的采集、整理、传输、显示，方便工作人员的故障排查和数据统计。

方案设计图如图1 所示：

图1

4 单片机选型

此次单机片选择的是宏晶公司生产的型号为IAP15W4K58S4 的8051 增强型单片机。

实物如图2 所示：

图2

5 串口触摸屏选型

Usart GPU 串口屏是一款集成的屏幕模块，它以单片机为微处理器，集成了触摸液晶屏与内部存储器。

6 电源模块选型

AGV 小车的供电电压为24V，而单片机的供电所需电压为5V，所以采用电压降压模块来降低车载电压，实现对单片机的供电。

实物图如图3 所示：

图3 降压模块

7 串口选型

根据实际需要，单片机和PLC 无法直接连接实现通讯，要实现单片机和PLC 的通信，采用了RS232 模块，此模块采用过程MAX3232 通讯芯片，工作电压在3.3V-5.5V，应用广泛。

图4 RS232 模块

8 通信串口电路设计

RS232 模块有4 个接口，Vcc 接电源“+”，GND 接电源“-”，RXD 和TXD 分别接串口1 的发送和输出端。接线图如图5 所示：

图5 RS232 接线图

9 通信协议制定

检测电路单片机与电控箱PLC 的通信协议采用Modbus 协议。Modbus 协议在串口应用的层面上分为modbus RTU 和ASCII 两种形式。[3]

ASCII 形式主要由起始位、设备地址、功能代码、数据、LRC校验、结束符组成。

10 主程序设计

如图6 所示，单片机上电后先执行初始化程序，对单片机的串口通信参数、串口触摸屏、引脚功能等进行初始化的设置。单片机采用AD 查询方式实现对电压信号的实时检测，将检测转换完成后的电压值输送到串口屏上显示，并对数据间的关系进行判断，同时将信息在显示屏上显示和将数据通过串口传到车载电脑存储。[2]

主程序流程图6：

图6

11 串口屏控制编程

首先，串行屏不是一般的TFT 显示屏，一般的显示屏需要自己的逐点操作，所以需要各种应用程序编写功能，然后调用功能，所以操作起来非常困难，需要了解硬件资源和各种显示技巧，而且它需要一个非常高速的MCU，其优点当然是MCU 与屏幕之间的通信带宽非常高，因此可以做大范围的实时显示；但分析常用的边界事实上，实时高速显示并不是单片机的共同要求。

流程图如图7 所示：

图7 显示器初始化流程图

12 模数转换程序设计

模数转换主要包括采样、量化、编码三个部分。

利用采样脉冲序列，从信号中抽取一系列离散值，使之成为采样信号，把采样信号进行量化，经过舍入变为只有有限个有效数字的数，将经过量化的值变为二进制数字，转换为对应的数字信号。[4]

13 结论

无人化、智能化已经成为国内外车间、工厂等地方发展的必然趋势，在机器运行过程中，对机器和人的安全保护就显得尤为重要。这次AGV 液压及转向电机检测回路的设计就是对机器在运行过程中的电压值进行检测，有助于工作人员对机器运行数据的统计和查看。