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基于80C51单片机的超声波避障PVC线槽材料双足仿生机器人的设计应用制作者：XXXXXXXXXXXXXXXX一、概述。机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能机器人则是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。而且随着机器人的应用领域的扩大，人们期望机器人在更多领域为人类服务。另外，单片机的应用现已渗透到仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等各项科研领域。单片机往往作为一个核心部件出现在实时检测和自动控制的智能自主控制系统中。但仅仅单片机是不够的，还应根据具体硬件系统软硬件结合，才能让系统达到设计要求，良好地运行。本系统采用80C51系列单片机为中心器件，设计一个智能化自主避障仿生小机器人，是为了能在智能机器人科学的基础研究上做出贡献，因为加强培育机器人产业市场，不仅能够带动智能机器人技术本身的发展，同时也必将引领其他相关高新技术的发展和壮大。智能机器人的研究意义必将日益凸显，其发展空间十分广阔。二、主要工作原理。本设计采用的是80C51、超声波测距模块及超声波传感器、减速电机、PVC线槽材料、锂电池以及蜗杆、齿轮、螺丝螺母等组成的一个智能避障双足机器人。当前方遇到有障碍物时，此超声波信号被障碍物反射回来，由接收器接收，输送至80C51单片机处理，自主实现电机停车、继而倒转，使双足机器人变为向后迈步，达到智能避障后退的目的。系统控制原理如图示：三、发展前景及其应用。机器人具有广阔的发展前景，国内外对此的研究已经取得了许多成果,但其智能化水平仍然不尽人意。已有的人工智能技术大多数要依赖领域知识。因此在各个层面的研究都很迫切。另外，现代机器人基本能按人的指令完成各种比较复杂的工作，如深海探测、作战、侦察、搜集情报、抢险、服务等工作，在不同科研领域有着广泛的应用。本系统基本上符合“低成本，高效益”的设计理念，在双足机器人这一国际上相对较难的课题上做出了自己的尝试，仿生特点很明显，而且采用PVC线槽材料，简单且经济的实现了机械工艺的要求以及平衡上的控制。各个方面的研究均有其意义。附录一80C51单片机单片微型计算机简称单片机，是Single-ChipMicrocomputer较准确的译法，但最能准确反映单片机设计思想﹑并且具有技术眼光的词汇是Microcomputer（微处理器）。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统，又称为微控制器MCU（MicroControllerUnit）。80C51系列单片机是把那些作为控制应用所必需元件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。它具有看门狗功能，所以系统无需在外部增加存储字模数据的存储芯片和专门的看门狗芯片，极大地简化了电路的设计，降低了系统成本。而且80C51是片内有ROM/EPROM的单片机，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只须将单片机接上时钟电路和复位电路即可。附录二超声波障碍检测模块超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，其频率超过20KHz，分横向振荡和纵向振荡两种，超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。它有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。利用超声波的特性，结合各种电路，可以做成各种超声波传感器。超声波传感器的材料主要为压电晶体。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，分发送器和接收器俩部分。本设计采用的T/R-40-12小型超声波传感器作为探测前方障碍物体的检测元件，其中心频率为40Hz，由80C51发出的40KHz脉冲信号驱动超声波传感器发送器发出40KHz的脉冲超声波，如电动车前方遇到有障碍物时，此超声波信号被障碍物反射回来，由接收器接收，经LM318两级放大，再经带有锁相环的音频解码芯片LM567解码，当LM567的输入信号大于25mV时，输出端由高电平变为低电平，送80C51单片机处理。超声波检测电路如图所示。附录三机器人驱动基理本项目机器人采用双足行走，利用特殊的机械结构，把减速电机的转动方式转化为机械运动方式，以此来驱动机器人模仿生物的双足直立行走。在对双足的驱动力量这一点上，则是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。而实现双足行走的特殊机械结构，其实是一种“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”。其迈进驱动的原理如图示：具体迈进原理介绍：用左右两套相同的连杆机构，以同轴的方式安装，两个连杆的铰链结合部分的位置正好相反，即分别位于转盘一条直径线上的两头，也就是曲柄的位置正好相反。这样就使得左右两套连杆机构在同一时间上运动的状态刚好相反，即一个位于最左边的位置的时候另一个正好位于最右边的位置，一个位于最高的位置的时候另一个正好位于最低的位置。如此，运动起来如同正在迈步行走，达到仿生效果。附录四系统程序清单#includeAT89x51.H#includeintrins.h#includedelay.c#defineRXP2_7#defineTXP2_6sbitdj1=P0^0;sbitdj2=P0^1;unsignedinttime=0,sdsd;unsignedlongS=0;bitflag=0;voidConut(void){time=TH0*256+TL0;TH0=0;TL0=0;S=(time*1.7)/100;if((S=700)||flag==1){flag=0;}}voidzd0()interrupt1{flag=1;}voidStartModule()TX=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();TX=0;}voiddelaymss(unsignedintms){unsignedchari=100,j;for(;ms;ms--){while(--i){j=10;while(--j);}}}voidmain(void){while(1){TMOD=0x01;TH0=0;TL0=0;ET0=1;EA=1;while(1){StartModule();while(!RX);TR0=1;while(RX);TR0=0;Conut();if(S10){dj1=0;dj2=1;while(1);}if(S=10){P1=0x00;for(sdsd=0;sdsd500;sdsd++){dj1=1;dj2=0;}break;}}}}