基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計的簡易智能機(jī)器人的設(shè)計
空軍第一航空學(xué)院 張宏,王德合
引言
隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,微處理器芯片的集成程度越來越高,單片機(jī)已可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器／計數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器等多種電路,這就很容易將計算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合,組成智能化測量控制系統(tǒng)。這種技術(shù)促使機(jī)器人技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,目前人們已經(jīng)完全可以設(shè)計并制造出具有某些特殊功能的簡易智能機(jī)器人。
1 設(shè)計思想與總體方案
1.1 簡易智能機(jī)器人的設(shè)計思想
本機(jī)器人能在任意區(qū)域內(nèi)沿引導(dǎo)線行走,自動繞障,在有光源引導(dǎo)的條件下能沿光源行走。同時,能檢測埋在地下的金屬片,發(fā)出聲光指示信息,并能實時存儲、顯示檢測到的斷點數(shù)目以及各斷點至起跑線間的距離,最后能停在指定地點,顯示出整個運(yùn)行過程的時間。
1.2 總體設(shè)計方案和框圖
本設(shè)計以AT89C5l單片機(jī)作為檢測和控制核心。采用紅外光電傳感器檢測路面黑線及障礙物,使用金屬傳感器檢測路面下金屬鐵片,應(yīng)用光電碼盤測距,用光敏電阻檢測、判斷車庫位置,利用PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù)動態(tài)控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速。通過軟件編程實現(xiàn)機(jī)器人行進(jìn)、繞障、停止的精確控制以及檢測數(shù)據(jù)的存儲、顯示。通過對電路的優(yōu)化組合,可以最大限度地利用51單片機(jī)的全部資源。
P0口用于數(shù)碼管顯示,P1口用于電動機(jī)的PWM驅(qū)動控制,P2,P3口用于傳感器的數(shù)據(jù)采集與中斷控制。這樣做的優(yōu)點是：充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源,降低了總體設(shè)計的成本。該方案總體方案見圖1。
2 系統(tǒng)的硬件組成及設(shè)計原理
此系統(tǒng)的硬件部分由單片機(jī)單元、傳感器單元、電源單元、聲光報警單元、鍵盤輸入單元、電機(jī)控制單元和顯示單元組成,如圖2所示。
2．1 單片機(jī)單元
本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為中央處理器。其主要任務(wù)是掃描鍵盤輸入的信號啟動機(jī)器人,在機(jī)器人行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù),將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,根據(jù)不同的情況產(chǎn)生占空比不同的PWM脈沖來控制電機(jī),同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示單元動態(tài)顯示,產(chǎn)生聲光報警信號。其中,P0用于數(shù)碼管動態(tài)顯示,P1．0一P1．5控制2個電機(jī),P1．6、P1．7為獨立式鍵盤接口,P2接傳感器,P3．2接計里程的光電碼盤,P3．7接聲光報警單元,P3．4、P3．5、P3．6接用于顯示斷點數(shù)目的發(fā)光二極管。
2．2 電機(jī)控制單元
