舞蹈机器人论文例2

1、三峡电力职业学院毕业设计（论文）题目 舞 蹈 机 器 人 学生姓名 高 晶 学 号 2007311107 专 业 应用电子技术 班 级 07级应用电子班 指导教师 刘远明 评阅教师 刘远明 完成日期 2009年6月26日论文/设计/报告原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外，本论文/设计/报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 论文/设计/报告版权使用授权书本论文/设计/报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论

2、文/设计/报告的规定，同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的复印件和电子版，允许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文/设计/报告评选机构将本论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。本论文/设计/报告属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 目录摘要 4前言 5一、 设计思想及目的 6二、 总体方案设计与论证 6三、 系统硬件电路设计 7 3.1系统框图及说明 7 3.2模块电

3、路设计 73.2.1系统控制模块 83.2.2金属探测模块 113.2.3声控模块 153.2.4驱动电路模块 153.2.5中断电路模块 153.2.6发声模块 15四、软件设计 164.1主程序流程图 164.2软硬件分别调试，联合调试 164.3调试时分析 174.4测试数据集测试结果分析计 17五、使用操作说明 17六、使用注意事项 18七、总结与展望 18八、参考文献 18九、附录 17附录1：系统总电路图 19附录2：主要源程序 21附录3：实物图片 24附录4：元件清单 25致谢 26舞蹈机器人论文学生：高晶指导老师：刘远明摘 要 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按

4、照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。本系统按要求制作了一个简易智能小车，它能实现的功能是：在圆形的舞台上，由声控控制，声控响应后，使其运转，实现前进、后退、左转、右转、急转等程序，完成一系列舞蹈。在此期间检测到铺设在圆形舞台边缘上的薄铁片，金属传感碰线后运行一系列运转程序，同时发出声指示信息，程序结束后，小车停止。在小车运行时，伴随着音乐。 软件部分采用单片机汇编语言实现本设计的全部控制功能，包括基本的运行功能，还可以在遇到金属传感是做出反应。具有报警、音乐功能，由于系统资源丰富，还可以方便地扩展其应用。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、

5、速度、里程，具有自动寻迹、避障功能。此项设计以AT89S52单片机为控制核心，逐步实现小车的循线行走、实时显示行使时间及路程几大功能。前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、，可程控行驶速度、准确定位停车。 根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电、金属探测器，实现对电

6、动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。 这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心，利用金属传感器对圆形舞台上的金属箔片进行检测，及碰线转弯，使其快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。 本设计就采用了较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计

7、具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，趣味性很强，现实意义很强。它是第三代单片机的代表。 第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-51系列的新一代产品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,还包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microco

8、mputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/DPWMPCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速I/O口计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8C592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线-CAN(Controller Area Network BUS). 新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。一、设计思路及目的 目前，市场上的舞蹈玩具琳琅满目，实现的功能各异，价格参差不齐

9、，质量也是良莠不济。现有的舞蹈机器人大多用遥控控制，操作非常繁锁，实际应用中很不方便。为此，我们集合单片机、声、光、电等多种技术，制作出人工智能型舞蹈机器人，实行自动控制。让小车在一定的范围内进行自动的舞蹈性动作，配合音乐与光效，更增添趣味性。二、总体方案设计与论证2.1控制核心方案一：采用现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心 采用现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心，利用EDA软件编程，下载烧制实现。系统集成于一片Xilinx公司的Spartan II系列XC2S100E芯片上，体积大大减少，逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等贴点，可实现大规模和超大规模的集成电路。但由于价格较高和手

10、头没有该控制器，所以未使用。方案二：基于51系列单片机来实现 目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，应用其编程即可实现多功能的控制。. 单片机控制适合于各种功能的控制系统，而且其具有成本低、功耗省、体积小、算术运算强，技术成熟等优点。虽然其在编制程序和硬件设计中有一定的难度，但完全可以实现本设计的要求。综合比较以上两方案，我们选用方案二。 2.2传感器的选择传感器的特性将直接影响小车运行方式，所以我们考虑使用如下方案。方案一：光电传感器这种方案主导思想是在对光电传感器把二极管的光亮转换为电流的对黑、白色胶带判断的方案下基础上利用单片机判断来使电动车顺利进行前进、后退、左转、右转最终完成一系列

11、舞蹈。 缺点 ：光线的改变影响传感器的的灵敏度的强弱，使在不同的光线下，要调节器灵敏度，不方便操作。 方案二：金属传感器 这种方法和光电传感的原理相同，利用金属传感器对金属贴片的反应利用单片机使电动车顺利进行前进、后退、左转、右转最终完成一系列舞蹈。灵敏度大大增加。比起前一种方案来说，这种方案应用面更广，也更接近实用化。重要的是金属传感器的准确性、使得电动车能够轻松的完成整个过程。 综上所述，本系统设计选用方案 2 。 三、系统硬件电路设计3.1系统框图及说明本系统采用AT89s51单片机作为控制核心，实现了电动车的自动行驶、金属引导功能、声控功能、电机控制、发声等功能。 单片机检测出来感应器

12、输出信号从而输出控制信号，控制电机工作，在舞台上，金属传感器通过测试金属贴片，金属探测器发出一个低电平，用单片机进行检测当。这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿着圆形边缘的引导线行进。 以上就是完成这个题目的大体思路和方法。 3. 2模块电路设计 本设计我们共采用了七大模块：1、系统控制模块(单片机最小系统)；2、金属探测电路模块3、声控电路模块4、驱动电路模块5、中断电路模块6、发声模块3.2.1系统控制模块AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/

13、输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。管脚图如下：1主要特性： 8031 CPU与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 全静态工作：0Hz-

14、24KHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL

15、门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内

16、容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制

17、信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出主要功能特性： 兼容MCS-51

18、指令系统 4k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 2个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 128x8bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位由于资源丰富，使用非常方便，单片机系统电路如下 图3.2.1 单片机系统电路P1.1 ： 发声端口P3.0-3.4：中断端口P3.7 ：声控端口P2.0-2.7：驱动端口3.2.2金属探测电路模块 当有金属被其探测到时，输出端输出一个高电平，即发生一个正向跳变，将这个正向跳变信号用单片机检测出来，借此控制电动机

19、产生相应的动作。 金属传感器的应用中存在两种方案的选择：方案一：选择LM393LM393的介绍 1. 电源电压范围 单电源: 2-36V 双电源: +_1-+_18V2. 电压电流消耗0.4MA。3. 输入偏置电流低25NA.4. 输入失调电流低+_5NA.5. 最大输入失调电流低+_3MA.6. 输入共模电压范围接近地电平.7. 差模输入电压范围接近电源电压.8. 输入饱和电压250-4MA.9. 输入电平兼容TTL,DTL,ECL,MOC和CMOC逻辑系统。功能框图：管脚排列图：方案二：选择555555的介绍555引脚图介绍如下 1地 GN D 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(

20、阈值） 7放电 8电源电压Vcc 001 CB555 的电路结构555 定时器是一种集成电路图001，因集成电路内部含有三个5 千欧电阻而得名。利用555 定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。 用555定时器接成的施密特触发器 电路的电压传输特性 只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器图002。我们简记为“二六一搭”。这个施密特触发器的电压传输特性是反相的图003。5号脚悬空时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和。5号脚接控制电压时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和。与用555制作的电路相比LM393在电路中产生了较大的干扰，影响金属传感器的灵敏

21、度，使其工作状态不稳，在经过反复的对比和调试的过程中，我们最终确立选用555来制作金属传感。3.2.3声控电路模块通过声控电路控制电路电路的运行，麦克风通过声音的感应，改变P3.7端口的低电平的状态，使单片机控制驱动板运行。 3.2.4驱动电路模块运用LM293芯片进行驱动,使车轮进行运转，改变转动方式。3.2.5中断电路模块利用P3.2口启动中断，金属传感的检测信息传递到中断端口，通过单片机的控制，实现舞蹈功能。 3.2.6 发声模块利用简易的发声模块实现音乐，利用三极管的放大，当碰到金属贴片时，蜂鸣器发出声音。四、 软件设计4.1 主流程图开 始启动中断前 进P3.2是否为低电平JNB P

22、3.0JNB P3.1JNB P3.3JNB P3.4后退急左转后退后退急右转后退前进急左转前进 NYYYYNNN前进急右转前进4.2软硬件分别调试、联合调试 阶段调试 我们按照前面的方案同样将调试分为了 2 个阶段： 第一阶段：金属贴片的调试 在圆形的舞台上主要解决的问题是如何检测到金属贴片使其不冲出舞台，我们根据题目在车四周安装了四个超金属传感器模块，当检测到有金属贴片时进行另一段舞蹈。 第二阶段：发声和金属传感的调试 检测到金属传感器接触金属贴片的输出信号，蜂鸣片发出声响，改变频率，使蜂鸣器发出满意的声音。联合调试 在分步调试全部通过的基础上，我们开始了整个系统的协调调试，协调声控电路、

23、金属传感器、发声电路的配合工作。 4.3调试时分析4.3.1 调试过程 在调试的过程时，由于圆形的舞台范围限制，金属传感的反应灵敏度不同，使在碰到金属传感时，存在金属传感器的反应时间，此时要调节传感器的灵敏度，即可以改变传感器的高度。 当把小车放入舞台中央是，由于小车的速度较快，要调节小车车速，使其不直接冲出界外，多次实验调节即可达到预期效果。 当传感器碰到金属贴片时，启动程序，使其后退，但是由于四个金属传感器的存在，要改变小车的运行方向，实现其舞蹈的多样化，故要调节每个传感器的后退时间，及其转弯后的运行时间及其方向，不同的时间可使小车转动的方向不同。不仅要使其舞蹈化，还要在圆形的舞台内运转，

24、不冲出界面。 不断改变小车转动方式，达到最好结果。 调节频率，使其达到最优声音。 4.3.2 测试数据及测试结果分析计算 舞台大小：R7.5C M （误差 cm ） 金属传感器工作电压： 5V 金属传感器输出信号：金属接近开关 4.8V中断输入电压 ：4.505V中断输出电压：0.2V 五、 使用操作说明按动开关，使其通电，发出声音，即可使其进行运转。再次按动开关，即可使其停止。六、 使用注意事项当不使用时，应把电池取下。 是电池保持饱和状态。把小车放于干燥地方。要轻拿轻放，放于不易坠落地方。七、总结及展望经过为期几个月的设计，感触颇深的是，知识的不足，解决问题的方法、技巧。在这几个月中，我们

25、遇到许许多多问题，对待问题要多方法处理，多角度处理要从不同的角度进行思考。通过这次设计，我们不但增加了知识，增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，应用于实际的可行性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。当然，我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高和完善 ，在此恳请各位老师批评指正。 八、 参考文献1、单片机应用程序主 编：耿长青出版发行：化工工业出版社版 次：2006年8月第6版 2、机器人制作主编：林以敏出版发行：机械工业出版社版次：2008年5月第1版、3、 电子技术基础主 编：康华光出版发行：高等教育出版社版次：2000年6月第4版参考网站：【1】 :/w

26、ww.电子发烧友 【2】 :/www.电子工程师之家【3】 :/www.创维网【4】 :/www.cqvip 九、 附录附录1：系统总电路图金属传感器PCB板 单片机小系统 驱动板系统附录2：主要源程序 ORG 00H AJMP MIAN ORG 03H AJMP ST ORG 30H MIAN:MOV P3,#0FFH JB P3.7,$ SETB EA SETB EX0QJ: MOV P2,#09H MOV R6,#1 Y1:ACALL YS1MS DJNZ R6,Y1 MOV P2,#0FH MOV R7,#1 Y2:ACALL YS1MS DJNZ R7,Y2 AJMP QJDD: M

27、OV R1,#0HD0: MOV R2,#20 MOV A,R1 MOV DPTR,#DP MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC R1 CJNE R1,#8,D1 AJMP DDST: JNB P3.0,YT JNB P3.1,ZT JNB P3.3,YZ JNB P3.4,ZZ RETIYT: MOV P2,#0F6H ACALL YS2 MOV P2,#0F5H ACALL YS1 MOV P2,#0F6H ACALL YS2 RETIZT: MOV P2,#0F6H ACALL YS2 MOV P2,#0FAH ACALL YS1MOV P2,#0F6H ACALL YS

28、2 RETIYZ: MOV P2,#0F9H ACALL YS2 MOV P2,#05H ACALL YS1 MOV P2,#0F9H ACALL YS2RETIZZ: MOV P2,#0F9H ACALL YS2 MOV P2,#0FAH ACALL YS1 MOV P2,#0F9H ACALL YS2 RETI ;*1S延时D1: ACALL YS DJNZ R2,D1 AJMP D0;*300MSYS1: MOV 51H,#4 Y4: ACALL YS DJNZ 51H,Y4 ;*300MSYS2: MOV 31H,#3 Y5: ACALL YS DJNZ 31H,Y5 ;*1MSYS1MS: MOV 40H,#20 Y3: MOV 41H,#25 DJNZ 41H,$