1、基于單片機設計的簡易智能機器人 引言 隨著微電子技術的不斷發展，微處理器芯片的集成程度越來越高， HYPERLINK /word/228385.aspx o 單片機 單片機已可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器計數器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器、AD轉換器、DA轉換器等多種電路，這就很容易將計算機技術與測量控制技術結合，組成智能化測量控制系統。這種技術促使 HYPERLINK /word/228387.aspx o 機器人 機器人技術也有了突飛猛進的發展，目前人們已經完全可以設計并制造出具有某些特殊功能的簡易智能機器人。 1 設計思想與總體方案 1.1 簡易智能機器人的設計思

2、想 本機器人能在任意區域內沿引導線行走，自動繞障，在有光源引導的條件下能沿光源行走。同時，能檢測埋在地下的金屬片，發出聲光指示信息，并能實時存儲、顯示檢測到的斷點數目以及各斷點至起跑線間的距離，最后能停在指定地點，顯示出整個運行過程的時間。 本設計以以AT89CC5l單片機作作為檢測和控控制核心。采采用紅外光電電 HYPERLINK /word/228388.aspx o 傳感器 傳感器檢測路路面黑線及障障礙物，使用用金屬傳感器器檢測路面下下金屬鐵片，應應用光電碼盤盤測距，用光光敏電阻檢測測、判斷車庫庫位置，利用用PWM(脈脈寬調制)技技術動態控制制電動機的轉轉動方向和轉轉速。通過軟軟件編程實

3、現現機器人行進進、繞障、停停止的精確控控制以及檢測測數據的存儲儲、顯示。通通過對電路的的優化組合，可可以最大限度度地利用511單片機的全全部資源。 P0口用于于數碼管顯示示，P1口用用于電動機的的PWM驅動動控制，P22，P3口用用于傳感器的的數據采集與與中斷控制。這這樣做的優點點是：充分利利用了單片機機的內部資源源，降低了總總體設計的成成本。該方案案總體方案見見圖1。系統的硬件組成成及設計原理理 此系統統的硬件部分分由單片機 HYPERLINK /word/228389.aspx o 單元 單單元、傳感器器單元、電源源單元、聲光光報警單元、鍵鍵盤輸入單元元、電機控制制單元和顯示示單元組成，如

4、如圖2所示。 21 單片機單元元 本系統統采用AT889C51單單片機作為中中央處理器。其其主要任務是是掃描鍵盤輸輸入的信號啟啟動機器人，在在機器人行走走過程中不斷斷讀取傳感器器采集到的數數據，將得到到的數據進行行處理后，根根據不同的情情況產生占空空比不同的PPWM脈沖來來控制電機，同同時將相關數數據送顯示單單元動態顯示示，產生聲光光報警信號。其其中，P0用用于數碼管動動態顯示，PP10一PP15控制制2個電機，PP16、PP17為獨獨立式鍵盤接接口，P2接接傳感器，PP32接計計里程的光電電碼盤，P337接聲光光報警單元，PP34、PP35、PP36接用用于顯示斷點點數目的發光光二極管。 2

5、22 電機控制制單元 本本機器人采用用了雙電機雙雙輪驅動的小小車作為其底底座。2個電電機分別獨立立控制其左右右兩邊的車輪輪，靠兩邊電電機的轉速的的不同來實現現轉彎功能，還還可讓其原地地轉彎，便于于控制。而傳傳統的小車是是靠動力電機機和轉向電機機驅動，轉彎彎角度難以控控制，不便于于使用。電機機控制電路采采用大功率對對管BDl339、BDll40組成的的H型驅動電電路，通過單單片機產生占占空比不同的的PWM脈沖沖，精確調整整電機的轉速速。這種電路路由于工作在在晶體管飽和和或截止狀態態，避免了在在線性放大區區工作時晶體體管的管耗，可可以最大限度度地提高效率率；H型電路路保證了可以以簡單地實現現電機轉

6、速和和方向的控制制；電子開關關的速度和穩穩定性也完全全可滿足需要要，整套驅動動電路是一種種被廣泛采用用的電機驅動動技術。電路路見圖3。 23 傳感器器單元 整整個機器人共共采用了9個個傳感器，分分布在整個機機器人的不同同部位，相互互配合起不同同的作用，見見圖4。圖4中各傳感器器說明如下： 傳感器11置于機器人人正前方朝下下的金屬探測測傳感器，用用于探測金屬屬。nbspp; HYPERLINK /word/228388.aspx o 傳感器器 傳感器2置于于 HYPERLINK /word/228387.aspx o 機器人 機器人正前方方朝前的超聲聲波傳感器，用用于檢測障礙礙物。超聲波波來源于

7、5555產生400 kHz的的方波信號，經經超聲波發射射頭發出。發發射頭不斷發發出信號，當當遇到障礙物物時，信號會會被反射回來來，從而接收收頭會接受到到信號，將信信號送入 HYPERLINK /word/228385.aspx o 單片機 單片片機進行相應應的判斷和處處理。傳感器3置于機機器人正前方方朝下的紅外外光電傳感器器，用于檢測測停止線。紅紅外發射管發發出信號，經經不同的反射射介質反射，根根據紅外接收收管是否接收收到信號做出出相應的判斷斷。 傳感感器4、5置置于機器人底底座下方朝下下的紅外光電電傳感器，用用于檢測地面面的引導線，原原理同傳感器器3。 傳傳感器6、77置于機器人人正前方朝前

8、前的光敏電阻阻傳感器，用用于尋找光源源。當機器人人前方有光源源照射時，光光敏電阻的大大小將會改變變，將2個傳傳感器的改變變量進行比較較處理后送入入單片機，單單片機將會產產生相應的調調整信號，使使機器人朝光光強的方向行行走。 傳感器8置于于機器人后方方兩側朝外的的超聲波傳感感器，用于在在機器人遇到到障礙物時的的轉彎處理，判判斷機器人是是否完全繞開開障礙物，原原理同傳感器器2。 傳傳感器9置于于機器人正后后方的光電碼碼盤，用于計計里程，借助助于鼠標原理理，選用直徑徑為26 cm的塑料料小輪自制光光電碼盤，經經過打磨使其其周長為8 cm，再在在該小輪上打打等距離的88個孔，如圖圖5所示。最最小測距精

9、度度可達到1 cm，足以以滿足要求，兩兩側裝上光電電傳感器，將將其安裝在車車尾，使之與與車的行駛同同步。就實際際情況自制出出來的各個孔孔之間的距離離無法精確相相等，但經過過具體測量該該光電碼盤，能能保證行駛550 cm產產生50個脈脈沖，于是采采用其作為計計算距離的基基準單位。在在直道區，可可由該電路產產生的脈沖數數，計算出鐵鐵片中心線至至起跑線間的的距離。此外，為了清楚楚直觀地觀察察到各傳感器器的工作狀態態，電路中還還專門為每個個傳感器設計計了工作指示示燈，實時顯顯示每個傳感感器的工作狀狀態。 244 鍵盤輸入入 HYPERLINK /word/228389.aspx o 單元 單元 鍵盤盤

10、輸入單元采采用獨立式鍵鍵盤，由2個個按鍵組成，其其中一個為啟啟動鍵，另一一個為顯示切切換鍵，當機機器人行走完完全程后，按按下該鍵，將將顯示整個行行走過程的時時間。 25 顯顯示單元 顯示單元由由2個7段數數碼管組成，為為了減少整個個系統的功耗耗，采用了由由單片機軟件件譯碼，動態態顯示，實時時顯示每個斷斷點到起點的的距離以及整整個運行過程程的時間。 266 聲光報警警單元 用用555作為為振蕩源，用用單片機觸發發振蕩源驅動動電磁訊響器器作為聲音指指示器和1只只發光二極管管作為光指示示裝置，從而而組成聲光報報警單元。 277 電源單元元 本系統統采用2套電電源分別對電電機和控制電電路進行單獨獨供電。系統統控制電路采采用經78005穩壓后的的輸出供電(5V)，電電機則采用44節AA電池池來供電。 3 系系統的軟件設設計 該系系統配套的軟軟件程序采用用模塊結構，由由C語言編寫寫完成。主要要由初始化程程序、偏道調調整程序、偏偏離光源調整整程序、聲光光指示子程序序、讀傳感器器狀態、顯示示程序、定時時器0的中斷