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1、機(jī)器人一南方小子設(shè)計(jì)及功能說(shuō)明
一. 機(jī)器人設(shè)計(jì)所需部件
我們制作的機(jī)器人所用到的部件：
一個(gè)L293D驅(qū)動(dòng)模塊，四個(gè)直流電機(jī)，四個(gè)紅外線反射傳感器，一塊AT89S52 單片機(jī)，四個(gè)5.8cm小輪，一個(gè)萬(wàn)向輪，一個(gè)12MHz的晶振，導(dǎo)線若干，電容 若干，芯片若干
其中：
直流電機(jī)1驅(qū)動(dòng)輸出；
直流電機(jī)2驅(qū)動(dòng)輸出；
直流電機(jī)3驅(qū)動(dòng)輸出；
直流電機(jī)4驅(qū)動(dòng)輸出；
5V尋跡ARM控制，可以方便的控制直流電機(jī)速度和方向 可以方便的控制
直流電機(jī)速度；
單片機(jī)有四組接口可以為接紅外避障接口。
二. 機(jī)器人系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1 ?電源模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)材料我們選用兩節(jié)3.6V鋰電池作為輸
2、入電源，由于 52單片機(jī)要求輸 入電壓為+5V我們采用7805穩(wěn)壓后供電。
2. 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
我們所用的驅(qū)動(dòng)模塊為L(zhǎng)293D驅(qū)動(dòng)模塊， 可以
直接驅(qū)動(dòng)4路3- 16V 直流電機(jī)，并提供了 5V輸出接口（最低只
要6V），可以給5V單片機(jī)電路系統(tǒng)供電,支持3.3V MCU ARM控制， 可以方便的控制直流電機(jī)速度和方向 ，也可以控制2相步進(jìn)電機(jī)，5線4
相步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)模塊使用兩個(gè)繼電器和四個(gè)三極管為主要部件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。 可以分別控制四個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)?反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。其中四組信號(hào)線可以接入單片機(jī)。
3. 紅外線傳感模塊設(shè)計(jì)
紅外線傳感模塊主要有四個(gè)紅外對(duì)管，電阻和發(fā)光二極管組成；三個(gè)紅
3、外 線反射傳感器作為機(jī)器人的尋跡功能使用，另外一個(gè)作為機(jī)器人的探頭用以避 障探測(cè)；紅外對(duì)管由發(fā)射管和三極管組成，當(dāng)遇到黑線沒(méi)有反射時(shí)接收三極管 不導(dǎo)通，相應(yīng)輸出端輸出高電平，其他時(shí)刻接收三極管導(dǎo)通，輸出端被下拉為 低電平。其紅外探頭接口有三條線組成：
紅線：接4.5-5V 電源高電平
黃色線：信號(hào)線，接單片機(jī)，輸出 TTL電平給單片機(jī)，用以測(cè)量紅外光
值
黑線：GND OVt源低電平
4. 附加硬件設(shè)備設(shè)計(jì)
為了便于機(jī)器人更好越障和上坡，我們?cè)跈C(jī)器人尾部附加設(shè)計(jì)一個(gè)萬(wàn)向輪， 避免機(jī)器人在越障時(shí)后輪被卡在障礙物上以及防止機(jī)器人上坡時(shí)機(jī)器人后倒。
三. 機(jī)器人系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
1. 電
4、機(jī)程序設(shè)計(jì)
直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，不像步電機(jī)那樣需要給高低電平脈沖直流電機(jī)只 要給高低電平就可以轉(zhuǎn)只要 PWM=即高電平，電機(jī)就可以轉(zhuǎn)，DIROO/I則控制電 機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
2.尋跡程序控制O1
尋跡其實(shí)是對(duì)模塊輸出端高低電平的讀取，只要實(shí)現(xiàn)四個(gè) IO 口即可實(shí)現(xiàn)所
#defi ne Left_moto_go
左邊兩個(gè)電機(jī)向前走一 -
#defi ne Left_moto_back
左邊兩個(gè)電機(jī)向后轉(zhuǎn)
#defi ne Left_moto_Stop
左邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn)
#defi ne Right_moto_go
{P1_0=0,P1_ 1= 1,P1_2=0,P1_3=
5、1;}
{P1_0=0,P1_ 仁 0,P1_2=0,P1_3=0;} //
{P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0;}
//
//
有的尋跡讀取，當(dāng)讀到一時(shí)，表示相應(yīng)未知的紅外對(duì)管在黑線上。經(jīng)尋跡程序 控制可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿S型路線行走。
尋跡程序：
#i nclude
//PWM輸出本尋跡小車(chē)不用
//PWM輸出本尋跡小車(chē)不用
#defi ne Left_moto_pwm
#defi ne Right_moto_pwm #define Left_1_led P3_
P2_0
P2_1 _4
//P3_4
接四路尋跡模塊接口第
6、一
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為
OUT1
#define Left_2_led P3_5
//P3_5
接四路尋跡模塊接口第二
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為
OUT2
#define Right_1_led P3
1_6
//P3_6
接四路尋跡模塊接口第三
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為
OUT3
#define Right_2」ed P3_7
//P3_7
接四路尋跡模塊接口第四
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為
OUT4
{P1_0=1,P1_ 仁 0,P1_2=1,P1_3=0;} //
右邊兩個(gè)電機(jī)向前走
#d
7、efine Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1;} //
右邊兩個(gè)電機(jī)向前走
#define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0;} //
右邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn) 一 一 一 一 一 一
un sig ned char pwm_val_left =0;
un sig ned char push_val_left =1;// 左電機(jī)占空比 10/40
un sig ned char pwm_val_right =0;
un sig ned char push_val_right=1
8、;〃 右電機(jī)占空比 10/40
bit Right_moto_stop=1;
bit Left_moto_stop =1; //延時(shí)函數(shù)
void delay (un sig ned int k)
{
un sig ned int x,y; for(x=0;x
9、oid)
{
if(Left_moto_stop)
{ 一 一
if(pwm_val_left<=push_val_left) Left_moto_pwm=1;
else
Left_moto_pwm=O;
if(pwm_val_left>=10) pwm_val_left=O;
} 一 一
else Left_moto_pwm=0;
} 一 一
void pwm_out_right_moto(void)
{ --- if(Right_moto_stop)
{ 一 一
if(pwm_val_right<=push_val_right)
Right_moto_pwm=
10、1;
else
Right_moto_pwm=0;
if(pwm_val_right>=10) pwm_val_right=0;
} 一 一
else Right_moto_pwm=0;
} 一 一
/*TIMER0中斷服務(wù)子函數(shù)*/
void timer。()in terrupt 1 using 2
{
TH0=0XF8; //1Ms 定時(shí)
TL0=0X30;
pwm_val_left++; pwm_val_right++; pwm_out_left_moto(); pwm_out_right_moto();
} ---
/*--主函數(shù)--*/ void ma
11、in (void)
{
TMOD=0X01;
TH0= 0XF8; //1ms 定時(shí)
TL0= 0X30;
TR0= 1;
ET0= 1;
EA = 1;
delay(100); run();
/*無(wú)限循環(huán)*/
while(1)
//有信號(hào)為0沒(méi)有信號(hào)為1 if(Left_2_led==0&&Right_1 _led==0) run();
else
//右邊檢測(cè)到黑線
{
if(Right_1_led==1 &&Left_2 _led==0)
{
Left_moto_go; //左邊兩個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)
Right_moto_back; // 右邊兩個(gè)電機(jī)反轉(zhuǎn)
}
12、 ~ 一
if(Left_2」ed==1 &&Right_1」ed==0) // 左邊檢測(cè)到黑線
{
Right_moto_go; //右邊兩個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)
Left_moto_back; //左邊兩個(gè)電機(jī)反式開(kāi)始轉(zhuǎn)
起
3.
避障部分主要有一個(gè)紅外探頭讀取，讀取后以脈沖形式傳入到控制系統(tǒng), 以控制機(jī)器人避開(kāi)障礙物后尋跡返回原來(lái)路線繼續(xù)前進(jìn)
避障程序：
終
占
#in clude
#define zho ng_1_led P0_2 〃P3_3 接四路尋跡模塊接口第二
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為 OUT2
#define Left_1_led
13、P0_0 //P3_4 接四路尋跡模塊接口第三
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為 0UT3
#defi ne Right_1」ed
路輸出信號(hào)即中控板上面標(biāo)記為
P0_3
OUT4
#define bi_1」ed P2_7
#defi ne Left_moto_go
//左邊兩個(gè)電機(jī)向前走一 一
〃P3_5 接四路尋跡模塊接口第四
{P1_0=1,P1_ 1= 0,P1_2=1,P1_3=0;}
#defi ne Left_moto_back
左邊兩個(gè)電機(jī)向后轉(zhuǎn)
#defi ne Left_moto_Stop
左邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn)
#defi ne Right_moto_
14、go
右邊兩個(gè)電機(jī)向前走
{P1_0=0,P1_ 1= 1,P1_2=0,P1_3=1;}
{P1_0=0,P1_ 仁 0,P1_2=0,P1_3=0;}
{P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0;}
//
//
//
#define Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1;} //
右邊兩個(gè)電機(jī)向后走一 一 一 一 一 一
#define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0;} //
右邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn) 一 一 一 一 一 一
void run(v
15、 oid)
{
Left_moto_go ; // 左電機(jī)往前走
Right_moto_go ; // 右電機(jī)往前走
}
void stop(void)
{
Left_moto_Stop ; // 左電機(jī)往前走
Right_moto_Stop; // 右電機(jī)往前走
} 一 一
//前速后退
void backr un(v oid)
{
Left_moto_back ; // 左電機(jī)往后走
Right_moto_back ; // 右電機(jī)往后走
} 一 一
//左轉(zhuǎn)
void Leftr un(v oid)
{
Right_moto_Stop ; // 左電
16、機(jī)往前走
Left_moto_go ; // 右電機(jī)往前走
}
//右轉(zhuǎn)
void rightr un(v oid)
{
Right_moto_go ; // 左電機(jī)往前走
Left_moto_Stop ; // 右電機(jī)往前走
}
/*--主函數(shù)--*/
void ma in (void)
{
stop();
while(1)
{
if(Left_1_led ==0&&Right_1_led==O&&zhong_1」ed==0) run();
if(Left_1_led ==1 &&Right_1_led==0)
rightru n();
if( Right
17、_1_led==1 &&Left_1_led ==0)
Leftru n();
if(zho ng_1_led==1)
run();
if(bi_1」ed==0)
{ {un sig ned int x,y;
for(x=0;x<10;x++) for(y=0;y<1000;y++) backr un();
} {
un sig ned int x,y;
for(x=0;x<20;x++) for(y=0;y<1000;y++) rightru n();
}
{
un sig ned int x,y;
for(x=0;x<50;x++) for(y=0;y<1000;
18、y++) run();
}
{
un sig ned int x,y;
for(x=0;x<20;x++) for(y=0;y<1000;y++) leftru n();
}}
拐右制控序程
}}
四. 機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試
1. 機(jī)器人系統(tǒng)硬件調(diào)試
系統(tǒng)硬件是否符合要求將直接將直接決定著整套系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是軟件 調(diào)試的基本條件，在本次硬件系統(tǒng)的調(diào)試是分模塊進(jìn)行的。先調(diào)試5V穩(wěn)壓電源， 電壓為4.98~5.01 ,在正常范圍內(nèi)。驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)試選擇 5V和GND乍為高低電 平的I/O ,接一個(gè)電機(jī)在輸出端和 DIR,觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)符合條件。
2. 機(jī)器人系統(tǒng)軟件調(diào)試
系統(tǒng)軟件是
19、使用模塊化編程的，首先完成單元功能模塊的調(diào)試 ，然后對(duì)多
個(gè)模塊整合進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。
聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時(shí)也是本系統(tǒng)成功的關(guān)鍵，有前面的硬件 調(diào)試和軟件的分開(kāi)調(diào)試，系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試也就顯得迎刃而解。
五?功能說(shuō)明
通過(guò)以上軟硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試之后，我們所制作出來(lái)的機(jī)器人基本上擁有尋 跡，避障，越障，上下坡等功能。
1. 尋跡功能
機(jī)器人的尋跡功能是我們?cè)跈C(jī)器人能在直線行走的程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行尋跡 程序設(shè)計(jì)的，通過(guò)通過(guò)尋黑或?qū)ぐ椎某绦蛟O(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿黑跡或白跡行 走的功能。
2. 避障功能
機(jī)器人的避障功能主要是通過(guò)紅外線傳感器檢測(cè)到障礙物信號(hào)以脈沖的形 式傳送到控制系統(tǒng)控制機(jī)器人行走方向，避開(kāi)障礙物。
3. 越障功能
為了使機(jī)器人能越過(guò)障礙物，我們?cè)跈C(jī)器人的尾部安裝一個(gè)萬(wàn)向輪是器人在越 障是時(shí)的助推力，避免機(jī)器人在越障時(shí)后倒。
參考文獻(xiàn)：
吳黎明
第一版
《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》
譚浩強(qiáng)
第二版
《C程序設(shè)計(jì)》
《單片機(jī)
C語(yǔ)言入門(mén)教程》
《傳感器檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用》
隊(duì)名：南方小子
機(jī)器人設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
