基于單片機智能機器人控制系統研究設計.doc_第1頁
基于單片機智能機器人控制系統研究設計.doc_第2頁
基于單片機智能機器人控制系統研究設計.doc_第3頁
基于單片機智能機器人控制系統研究設計.doc_第4頁
基于單片機智能機器人控制系統研究設計.doc_第5頁
已閱讀5頁,還剩1頁未讀 繼續免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

基于單片機智能機器人控制系統研究設計來源:微計算機信息 時間:2008-07-21 評論 0 條(訪問論壇)RobotSky恭候您的投稿引 言 單片機技術作為自動控制技術的核心之一,被廣泛應用于工業控制、智能儀器、機電產品、家用電器等領域。隨著微電子技術的迅速發展,單片機功能也越來越強大,本設計基于單片機技術、紅外技術完成智能機器人控制系統設計。智能機器人研究在當前機器人研究領域具有十分突出的地位, 其顯著的特點是具有環境感知、判斷決策、人機交互等功能1。本智能機器人系統主要實現了步行、跟蹤、避障、步伐調整、語音、聲控、液晶顯示,地面探測等功能。在遇到外界條件發生變化時,該機器人將采取不同的措施對待,較好地表現出該機器人的思考能力。1 智能機器人簡介1.1 系統框圖該智能機器人控制系統采用兩片AT89C512控制,一片單片機MCU1用于整個系統的控制,另一片單片機MCU2用于驅動液晶屏LCM1602工作,它們之間通過I/O口通訊,以實現兩片單片機共同工作的相互協調控制。系統框圖3如圖1所示。圖1 機器人控制系統結構圖設計中,MCU1的P1.0、P1.3分別接觸覺傳感器,P1.6-P1.7接視覺紅外傳感器,P2.0-P2.4口控制繼電器驅動電路,P2.5口接地面探測傳感器,P2.6-P2.7接步伐校正光耦器,P3.0-P3.5接ISD25120語音芯片。1.2 實現功能機器人在移動過程中,會發出語音提示:“目標搜索中”,同時液晶顯示:“Target is in searching”;前進過程中發現目標,語音提示:“發現目標”;液晶顯示:“Find object”,機器人自動向該目標轉向;對準目標后,語音提示:“鎖定目標”,液晶顯示:“Lock it”,同時機器人向目標繼續前進;如機器人撞上目標,語音提示:“前方有障礙物”,液晶顯示:“Obstacles impending”,機器人根據觸角碰撞的先后順序,向該相反的方向轉角約100度,繼續前進;當前方地面出現斷層,語音提示:“危險,前方地面有斷層”,液晶顯示:“Warning,fault ahead”,同時機器人會向后退幾步,轉向后繼續前進;如果機器人在轉向過程中,步伐錯亂,便會自動執行步伐調整程序,以校正步伐。2 系統設計2.1 驅動電路要想讓機器人有穩定行走能力,需要選擇穩定的電動機驅動系統。本設計利用三極管放大作用對單片機I/O口電流進行放大,驅動繼電器控制電動機轉動。且不會對輸入電流有任何影響,完全可以給電動機提供大電流,保證電路工作穩定。電動機驅動電路采用兩個NPN管對單片機AT89C51的I/O口輸出電流信號放大,利用電阻R19、R20作為三極管基極進行保護。當單片機I/O口有信號輸出時,該電流經電阻后送入第一級三極管基極,使第一級三極管導通,導通電流經電阻送入第二個三極管基極,進一步放大電流,以達到繼電器驅動電流。根據計算,送入繼電器的電流是經過兩極放大電路放大了約2倍,9014在此做開關作用。經過兩級放大后驅動繼電器。如圖2所示。圖2電機驅動電路原理圖每個繼電器相當于一個單刀雙擲開關,由此,兩個單刀雙擲開關,組成電動機正反轉控制電路,實現機器人前進、后退動作。2.2 視覺電路在此設計中,我們僅要求機器人發現并跟蹤目標,不需要識別目標。因此采用最常用的紅外線反射傳感器來作為機器人的視覺功能,檢測機器人前方是否有目標。該功能的實現采用的是兩個型號為TX05D的紅外線反射傳感器4。TX05D常用的紅外反射式接近開關,它內部有一紅外線發射管和一紅外線接收管。發射管發出紅外線,如果其正前方沒有物體,那么接收管接收不到紅外線反饋信號。當前方出現物體時,紅外線信號經過物體被反射了回來,這時接收管接收到信號,向單片機發出高電平信號,以告知單片機其前方出現障礙物。兩個紅外線傳感器安裝在機器人前方的兩側,在機器人工作時,兩個傳感器始終向外發射紅外線探測信號,當其中一個傳感器接收到反饋信號時,便向單片機發出高電平信號,告知單片機該方向發現目標,單片機經過判斷后,控制電動機向該方向轉向,以實現跟蹤功能。當兩個傳感器都感應到目標時,機器人便向著目標直著前進,直到撞上目標。2.3 步伐調整電路當機器人在前進過程中,如果電機轉速不一致或者在轉向過程中打亂了步伐,這時便會啟動步伐調整功能,該功能是利用兩個光耦來完成的。在機器人腿部,裝有兩片通過光耦的擋片,當機器人正常行走時,擋片會交替的打開和關閉光耦。如果兩個光耦的狀態始終不相同。那么就說明該機器人步伐正常。當光耦狀態出現相同時,說明機器人步伐錯亂,需要校正步伐。這時便會隨機停下一條“腿”,等另一條“腿”走在合適位置,即光耦狀態相反時,再作出同步前進。電路如圖3所示。2.4顯示電路本功能主要實現了人機交互的視覺平臺。本設計采用LCM1602液晶顯示模塊,該模塊是最常用的英文顯示模塊,它內部含有英文字庫,使用方便,價格便宜。液晶顯示功能是配合語音功能共同使用的附加功能,它的作用就是可以顯示當前的狀態,以實現機器人的人機交互顯示功能。LCM1602是一種16字2行的字符型液晶模塊5,主要有總線連接方式和模擬口連接方式。本設計采用的是模擬口連接方式,它和前者相比,電路更加簡潔。在該電路中,P1口給顯示屏輸送數據,P3.0到P3.2則控制向該顯示屏讀寫數據的狀態。VL管腳過1K電阻接地,作用是限制液晶顯示的色度深淺。BLA和BLK則是背光燈電源接口。電路如圖4所示。圖4 顯示電路原理圖設計中,P2口則是用于與MCU1通訊,它始終監控著MCU1的狀態,以保持顯示內容和語音同步。2.5 語言電路為了確保操作的無誤性,運用聲音進行第二重提示,本系統用到的ISD25120語音芯片是美國ISD公司生產的高保真錄放一體化的單片固態語音集成電路,錄放時間為120秒,可運行多段信息處理,可反復錄音十萬次6,并且ISD25120使用時不需要考慮如何驅動語音芯片,只需要直接用51控制該語音電路的觸發時間,播放出事先錄好的聲音文件,以實現機器人說話這個功能。電路如圖5所示。圖5 語音電路原理圖2.6 亞超聲接收電路機器人上面裝有一個亞超聲接收模塊,當接收到外部的亞超聲,機器人會做出停止和運行動作,以實現機器人的聽覺功能。該部分的實現采用了成品的亞超聲接收板,在設計中,將其輸出的信號經過光電開關轉換成可以觸發單片機I/O口的低電平開關信號,以告知單片機目前亞超聲開關的狀態。電路如下圖6所示。圖6 亞超聲接收電路原理圖3 總結本

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論