基于单片机的机器人触觉导航.doc

目录一、设计题目和要求.2二、系统总体方案框图及分析说明.2三、系统具体设计.3 3.1、硬件设计.3 3.1.1、单片机的选取3 3.1.2、机器人的组装4 3.2、软件设计.5 3.2.1、机器人伺服电机控制信号5 3.2.2、胡须传感器的原理7 3.2.3、编程使机器人基于胡须导航7四、课程设计总结与心得体会.12五、参考资料.12一、设计题目和要求：设计一个带有触觉的机器人，从而使机器人在行走过程中可以通过触觉导航。给机器人增加触觉传感器，其实就是使用C51接口来获取触觉信息。每一个自动化系统，都是通过传感器获取外界信息的，通过接口传入计算机或者单片机，然后由计算机或者单片机根据反馈信息进行计算和决策，生成控制命令，然后通过输出接口去控制系统相应的执行机构，完成任务。一样地，本设计通过在机器人前端安装一个类似胡须的触觉开关，C51捕捉胡须信号，判断障碍物，然后进行决策，发出控制命令，绕过障碍物，继续行走，最终的结果就是通过触觉给机器人自动导航。二、系统总体方案框图及分析说明 机器人前进，在前进过程中，如果碰到右障碍，机器人会先后退，再左转90；如果碰到左障碍，机器人会先后退，再右转90；如果两根胡须都碰到障碍，机器人会先后退，再左转180。三、系统具体设计(1),硬件设计1、单片机的选取 本设计使用的是AT89S52，AT89S52是一种高性能，低功耗的8位单片机，内含8K字节ISP可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术制造，兼容标准MCS51指令系统及其引脚结构。在实际工程应用中，功能强大的AT89S52已成为许多高性价比的嵌入式控制应用系统的解决方案。AT89S52不需要仿真机和编程机，只需要运用ISP电缆就可以对单片机的Flash反复擦写，因此使用方便，而且配置灵活，可拓展性强。2、机器人的组装 A、为了方便单片机与电源、ISP下载电缆、串口线、以及各种传感器和电机的连接，因此需要制作一个电路板，并将单片机插在该电路板上。 B、安装机器人的两个伺服电机，即行走的两个轮子。将两个伺服电机的控制线连接到C51单片机的两个控制接口上，电机原理图如图所示，保证P1_0引脚的控制输出用来控制右边的伺服电机，P1_1引脚的控制输出用来控制左边的伺服电机。伺服电机与电路板底板的连线原理图 C、安装胡须。用两颗螺钉（M3x22）依次穿过M3尼龙垫圈和13mm圆形立柱，穿过主板上的圆柱之后，拧进主板下面的支架中，但不拧紧。然后把胡须金属丝的其中一个勾在尼龙垫圈之上，另一个勾在尼龙垫圈之下，调整位置使它们横向交叉但不接触。搭建胡须电路图如图：(2),软件设计1、机器人伺服电机控制信号电机转速为零的控制信号时序图1.7ms的连续脉冲序列使电机逆时针全速旋转1.3ms的连续脉冲序列使电机顺时针全速旋转 如图所示，高电平持续1.5ms，低电平持续20ms，然后不断重复地控制脉冲序列，该脉冲序列发给经过零点标定后的伺服电机，伺服电机不会旋转。（如果电机旋转，说明需要标定） 可知，控制电机运转速度的是高电平持续的时间，当高电平持续1.3ms时，电机顺时针全速旋转，当高电平持续时间为1.7ms时，电机逆时针全速旋转。2、胡须传感器的原理 由胡须电路示意图可知，右边胡须状态输入是通过P1口的第4个脚完成的，左边胡须状态输入是通过P2口的第3个脚完成的。且每根胡须都是一个机械式的常接地的开关（胡须接地是因为板外围的镀金孔都连接到GND）。连接到胡须的I/O管脚的电压是5V，当胡须被触动时，I/O短接到地，所以I/O管脚电压变为0V。3、编程使机器人基于胡须导航 机器人向前走的过程中，碰到障碍物，机器人用它的一根或者两根胡须探测障碍物，一旦胡须探测到障碍物，就调用导航子函数使机器人倒退或旋转，然后再重新向前行走，直到遇到另一个障碍物。下面的程序就是实现这一功能的#include#includeint P1_4state(void)return(P1&0x10)?1:0;int P2_3state(void)return(P2&0x08)?1:0;void Forward(void)P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);void Left _Turn (void)int ifor (i=1;i=26,i+)P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);void Right _Turn (void)int ifor (i=1;i=26,i+)P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);void Backward (void)int ifor (i=1;i=26,i+)P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);int main(void) uart_init(); printf(Program Running!n); while(1) if (P1_4state()=0)& (P2_3state()=0) /两胡须同时碰到 Backward(); /向后Left_turn(); /向左Left_turn(); /向左else if(P1_4state()=0) /右胡须碰到Backward(); /向后Left_turn(); /向左else if(P2_3state()=0) /左胡须碰到Backward(); /向后Right_turn(); /向右else /胡须没碰到Forward(); /向前四、课程设计总结与心得体会 学习单片机的意义：与个人计算机相比，单片机虽然功能很小，但是实际生活中却