基于AT89C51单片机设计的简易智能机器人

1、基于AT89C51单片机设计的简易智能机器人引言 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、 HYPERLINK / 存储器、定时器计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、AD转换器、DA转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，目前人们已经完全可以设计并制造出具有某些特殊功能的简易智能机器人。1 设计思想与与总体方案1.1 简易智智能机器人的的设计思想本机器人能在任任意区域内沿沿引导线行走走，自动绕障障，在有光源源引导的条件件下能沿光源源行走。同时

2、时，能检测埋埋在地下的金金属片，发出出声光指示信信息，并能实实时 HYPERLINK / 存储、显示检检测到的断点点数目以及各各断点至起跑跑线间的距离离，最后能停停在指定地点点，显示出整整个运行过程程的时间。1.2 总体设设计方案和框框图本设计以AT889C5l单单片机作为检检测和控制核核心。采用红红外光电传感感器检测路面面黑线及障碍碍物，使用金金属传感器检检测路面下金金属铁片，应应用光电码盘盘测距，用光光敏电阻检测测、判断车库库位置，利用用PWM(脉脉宽调制)技技术动态控制制电动机的转转动方向和转转速。通过软软件编程实现现机器人行进进、绕障、停停止的精确控控制以及检测测数据的存储储、显示。通

3、通过对电路的的优化组合，可可以最大限度度地利用511单片机的全全部资源。P0口用于数码码管显示，PP1口用于电电动机的PWWM驱动控制制，P2，PP3口用于传传感器的数据据采集与中断断控制。这样样做的优点是是：充分利用用了单片机的的内部资源，降降低了总体设设计的成本。该该方案总体方方案见图1。2 系统的硬件件组成及设计计原理此系统的硬件部部分由单片机机单元、传感感器单元、电电源单元、声声光报警单元元、键盘输入入单元、电机机控制单元和和显示单元组组成，如图22所示。 21 单片机机单元本系统采用ATT89C511单片机作为为中央处理器器。其主要任任务是扫描键键盘输入的信信号启动机器器人，在机器器

4、人行走过程程中不断读取取传感器采集集到的数据，将将得到的数据据进行处理后后，根据不同同的情况产生生占空比不同同的PWM脉脉冲来控制电电机，同时将将相关数据送送显示单元动动态显示，产产生声光报警警信号。其中中，P0用于于数码管动态态显示，P110一P115控制22个电机，PP16、PP17为独独立式键盘接接口，P2接接传感器，PP32接计计里程的光电电码盘，P337接声光光报警单元，PP34、PP35、PP36接用用于显示断点点数目的发光光二极管。 22 电机控控制单元NextPaage本机器人采用了了双电机双轮轮驱动的小车车作为其底座座。2个电机机分别独立控控制其左右两两边的车轮，靠靠两边电机

5、的的转速的不同同来实现转弯弯功能，还可可让其原地转转弯，便于控控制。而传统统的小车是靠靠动力电机和和转向电机驱驱动，转弯角角度难以控制制，不便于使使用。电机控控制电路采用用大功率对管管BDl399、BDl440组成的HH型驱动电路路，通过单片片机产生占空空比不同的PPWM脉冲，精精确调整电机机的转速。这这种电 HYPERLINK /List_6.html 路由于工作在在晶体管饱和和或截止状态态，避免了在在线性放大区区工作时晶体体管的管耗，可可以最大限度度地提高效率率；H型电路路保证了可以以简单地实现现电机转速和和方向的控制制；电子开关关的速度和稳稳定性也完全全可满足需要要，整套驱动动电路是一种

6、种被广泛采用用的电机驱动动技术。电路路见图3。 23 传感器器单元整个机器人共采采用了9个传传感器，分布布在整个机器器人的不同部部位，相互配配合起不同的的作用，见图图4。 图4中各传感器器说明如下：传感器1置于机机器人正前方方朝下的金属属探测传感器器，用于探测测金属。传感感器2置于机机器人正前方方朝前的超声声波传感器，用用于检测障碍碍物。超声波波来源于5555产生400 kHz的的方波信号，经经超声波发射射头发出。发发射头不断发发出信号，当当遇到障碍物物时，信号会会被反射回来来，从而接收收头会接受到到信号，将信信号送入单片片机进行相应应的判断和处处理。传感器器3置于机器器人正前方朝朝下的红外光

7、光电传感器，用用于检测停止止线。红外发发射管发出信信号，经不同同的反射介质质反射，根据据红外接收管管是否接收到到信号做出相相应的判断。传感器4、5置于机器人底座下方朝下的红外光电传感器，用于检测地面的引导线，原理同传感器3。传感器6、7置于机器人正前方朝前的光敏电阻传感器，用于寻找光源。当机器人前方有光源照射时，光敏电阻的大小将会改变，将2个传感器的改变量进行比较处理后送入单片机，单片机将会产生相应的调整信号，使机器人朝光强的方向行走。传感器8置于机器人后方两侧朝外的超声波传感器，用于在机器人遇到障碍物时的转弯处理，判断机器人是否完全绕开障碍物，原理同传感器2。传感器9置于机器人正后方的光电码

8、盘，用于计里程，借助于鼠标原理，选用直径为26 cm的塑料小轮自制光电码盘，经过打磨使其周长为8 cm，再在该小轮上打等距离的8个孔，如图5所示。最小测距精度可达到1 cm，足以满足要求，两侧装上光电传感器，将其安装在车尾，使之与车的行驶同步。就实际情况自制出来的各个孔之间的距离无法精确相等，但经过具体测量该光电码盘，能保证行驶50 cm产生50个脉冲，于是采用其作为计算距离的基准单位。在直道区，可由该电路产生的脉冲数，计算出铁片中心线至起跑线间的距离。 此外，为了清楚楚直观地观察察到各传感器器的工作状态态，电路中还还专门为每个个传感器设计计了工作指示示灯，实时显显示每个传感感器的工作状状态。

9、24 键盘输输入单元键盘输入单元采采用独立式键键盘，由2个个按键组成，其其中一个为启启动键，另一一个为显示切切换键，当机机器人行走完完全程后，按按下该键，将将显示整个行行走过程的时时间。 25 显示单单元显示单元由2个个7段数码管管组成，为了了减少整个系系统的功耗，采采用了由单片片机软件译码码，动态显示示，实时显示示每个断点到到起点的距离离以及整个运运行过程的时时间。 26 声光报报警单元用555作为振振荡源，用单单片机触发振振荡源驱动电电磁讯响器作作为声音指示示器和1只发发光二极管作作为光指示装装置，从而组组成声光报警警单元。 27 电源单单元NextPaage本系统采用2套套电源分别对对电机和控制制电路进行单单独供电。系系统控制电路路采用经78805稳压后后的输出供电电(5V)，电电机则采用44节AA电池池来供电。 3 系统的软件件设计该系统配套的软软件程序采用用模块结构，由由C语言编写写完成。主要要由初始化程程序、偏道调调整程序、偏偏离光源调整整程序、声光光指示子程序序、读传感器器状态、显示示程序、定时时器0的中断断服务程序、定定时器1的中中断