基于单片机的智能机器人的设计

1基于单片机的智能机器人的课程设计班级：自动化09-2班姓名：学号：2摘要随着数字技术的快速发展，数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以体积小、功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了许多电子系统设计者的青睐。它适合于实时控制，可构成工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器装置以及通用测控单元等。本文以STC89C52单片机为核心设计了智能机器人系统，本机器人实现了能在人一区域内沿引导线行走，自动绕鄣，在有光源引导的条件下能沿光源行走。同时，能检测埋在地下的金属片，发出声光知识信息，并能实时储存，显示检测到的断点数目以及各断点至起跑线间的距离，最后能停在指定地点，显示整个运行的时间。关键词单片机传感器L298A/DLCD128643AbstractWiththedevelopmentofthedigitaltechnology,digitaltechnologyhasbeenwidelyappliedinthefieldofintelligentcontrol.MCUwithsmallvolume,completefunctions,lowprice,convenientdevelopmentadvantagebymanyelectronicsystemdesignersfavor.Itissuitableforreal-timecontrol,canformindustrialcontrollers,intelligentinstruments,intelligentinterface,intelligentweapondeviceanduniversalmeasurementandcontrolunit.ToSTC89C52microcontrollerasthecoredesignofintelligentrobotsystem,thisrobotcanwalkinaregionalongtheguideline,automaticwindingZhang,walkingalongthelightconditionsofalightguide.Abletodetectburiedintheundergroundmetalsheets,audibleandvisualknowledgeandinformation,andreal-timestorage,displaythenumberofbreakpointsdetectedandthedistancebetweeneachbreakpointtothestartingline,thefinalstopatthedesignatedlocations,toshowtheentireruntime.KeywordsSinglechipmicrocomputerSensorL298A/DLCD12864目录4摘要..............................................................................................................错误!未定义书签。第1章绪论.....................................................................................................................................51.1课题研发背景.........................................................51.2设计的目的和意义.....................................................5第2章方案设计.............................................................................................................................6第3章硬件设计.............................................................................................................................73.1单片机型号方案选择.........................................................................................................73.2液晶显示方案选择.............................................................................................................83.3信号处理电路方案选择.....................................................................................................83.5单片机最小系统电路分析...............................................................................................103.6液晶显示电路设计与分析...............................................................................................10第4章软件设计...........................................................................................................................12结论..............................................................................................................................................13参考文献.........................................................................................................................................14附录1.............................................................................................................................................15附录2.............................................................................................................................................18附录3.............................................................................................................................................195第1章绪论1.1课题研发背景随着控制技术、计算机技术、信息处理技术和传感器技术的发展，智能机器人无论是在工业领域还是消费电子领域都已经扮演了非常重要的角色，已成为人工智能研究和发展的热点之一。在语音控制机器人领域，有研究表明已成功地将连续隐马尔可夫模型（CHMM,CentrifugalPumpbasedonContinuousHiddenMarkovModel）模型应用于定点数字信号处理器（DSP,DigitalSignalProcessor）上，并实现了对机器人的语音控制。关于传感测距方面，使用多传感器快速测量智能机器人与障碍物之间距离的方法，使机器人不仅具备语音识别功能，而且能实现智能避障。而关于家用室内机器人的应用也有相关研究，文献[4]探究了一种通用并有效的智能移动机器人嵌入式控制平台，并设计了一套能满足要求的低成本的机器人定位系统以及自动充电系统。这里设计的移动音乐机器人即属于智能机器人范畴，该音乐机器人集多种功能于一体，不但有陪人玩耍的娱乐功能还有保护家庭安全的安防功能。1.2设计的目的和意义随着数字技术的快速发展，数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以体积小、功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了许多电子系统设计者的青睐。它适合于实时控制，可构成工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器装置以及通用测控单元等。本作品以STC98C52单片机为核心，利用传感器作为机器人的眼睛；单片进行处理判断，然后驱动直流减速电机进行相应的动作，并采用12864液晶显示记录一些有用的信息；本设计全部采用通用器件，在达到指标要求的前提下降低了功耗和成本。6第2章方案设计本设计STC98C52单片机为核心，利用传感器作为机器人的眼睛；单片进行处理判断，然后驱动直流减速电机进行相应的动作，并采用12864液晶显示记录一些有用的信息。图2.1方案原理图2.1循迹方案设计当循迹模块寻到黑线时输出低电平，否则输出高电平，由此驱动电机动作，逻辑功能表如下循迹电路功能表传感器循迹电路输出（低电平动作）待执行命令左信号右信号左右√右转左右√左转左右前进注解：“0”表示黑线，“1”表示白线表2.1循迹电路功能表单片机红外对管光电开关霍尔传感器金属接近开关光敏电阻A/DEEPROM直流减速电机驱动声光报警72.2寻光方案设计寻光电路由三个光敏电阻组成分别位于机器人的、中、右，并通过A/D采集光强同时比较出哪一方向上的光照最强，并作出相应的动作，逻辑表如下所示寻光电路功能表传感器A/D采集数据比较结果待执行命令左信号中信号右信号左中右√右转左中右√左转左中右√右转左中右√前进注解：“1”表示光最强表2.1循迹电路功能表2.3机器人按键设计洗衣机面板上有2个按钮K1、K2、K2(1)K1是电源的总开关按键。(2)K2进入循迹工作模式。(3)K3进入寻光工作模式。第3章硬件设计3.1单片机型号方案选择方案1：采用ATmeg16单片机对信号处理，优点速度快，功能强大，但价格贵，操作较复杂，不适合初学者方案2：采用AT89c51单片机对信号处理，优点操作简单，接口方便，具8备所有单片机的基本功能，容易学，价格便宜。经过两个方案对比，应选择方案2，采用简单易学的STC89C52作为本机器人的控制核心。3.2显示方案的的选择方案1：采用1602液晶显示，优点操作简单，电路简单，小巧，缺点不能显示汉字。方案2：采用12864液晶显示，优点可以串行通信显示，节省I/Ok口，操作简单，电路简单，自带字库，能显示汉字，缺点体积较大。经过两个方案对比，应选择方案2，采用可显示汉字的12864液晶进行显示。3.3循迹传感器方案的选择方案1：利用红外发射管和红外一体化接收头做循迹装置，优点距离远，抗干扰强，电路简单，缺点驱动复杂，发射管需要38KHz脉冲驱动，操作复杂。方案2：电子竞赛专用RPR220反射型光电探测器，灵敏度高，使用方便，缺点电路较复杂。经过两个方案对比，应选择方案2，使用电子竞赛专用RPR220反射型光电探测器作为循迹传感器。图3.3循迹传感器3.4避障传感器方案的选择方