1、沈 陽 工 程 學 院課 程 設 計設計題目：迷宮機器人設計系 別 自控系 班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 助教 起止日期：2010年 7 月 19 日起至 2010 年 7 月23 日止沈陽工程學院課程設計任務書課程設計題目： 迷宮機器人設計 系 別 自動控制工程系 班級 學生姓名 學 號 指導教師 職稱 助教 課程設計進行地點：F430 任 務 下 達 時 間： 2010 年 7 月19日起止日期：2010 年 7 月19日起至 2010 年 7 月23日止教研室主任 年 月 日批準迷宮機器人設計1 設計主要內容及要求1.1 設計目的：1了解機器人技術的基本知識以及有關電工電子學、單

2、片機、機械設計、傳感器等相關技術。2初步掌握機器人的運動學原理、基于智能機器人的控制理論，并應用于實踐。3通過學習，具體掌握智能機器人的控制技術，并使機器人能獨立執行一定的任務。1.2 基本要求1要求設計一個能走迷宮(迷宮為立體迷宮)的機器人；2要求設計機器人的行走機構，控制系統、傳感器類型的選擇及排列布局。3要有走迷宮的策略（軟件流程圖）。1.3 發揮部分可以增加其它的功能。2設計過程及論文的基本要求：2.1 設計過程的基本要求1基本部分必須完成，發揮部分可任選；2符合設計要求的報告一份，其中包括總體設計框圖、電路原理圖各一份；3設計過程的資料、草稿要求保留并隨設計報告一起上交；報告的電子檔

3、需全班統一存盤上交。2.2 課程設計論文的基本要求1參照畢業設計論文規范打印，包括附錄中的圖紙。項目齊全、不許涂改，不少于3000字。圖紙為A4，所有插圖不允許復印。2裝訂順序：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要、關鍵詞、目錄、正文（設計題目、設計任務、設計思路、設計框圖、各部分電路及相應的詳細的功能分析和重要的參數計算、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹）、小結、參考文獻、附錄（總體設計框圖與電路原理圖）。3 時間進度安排順序階段日期計 劃 完 成 內 容備注12010.7.19講解主要設計內容，學生根據任務書做出原始框圖打分22010.7.20檢查框圖及初步原理圖完成情況，講解及糾

4、正錯誤打分32010.7.21檢查邏輯圖并指出錯誤及糾正；講解原理圖繪制及報告書寫打分42010.7.22繼續修正邏輯圖，指導原理圖繪制方法，布置答辯打分52010.7.23答辯、寫報告打分2010-7-19沈 陽 工 程 學 院迷宮機器人課程設計成績評定表系（部）：自控系 班級：學生姓名：指 導 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要 求權重評分加權分調研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態度工作態度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說

5、明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以12） 分加權分合計指 導 教 師 簽 名：年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要 求權重評分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以8）分加權分合計評 閱 教 師 簽 名：年

6、月 日課 程 設 計 總 評 成 績分中文摘要機器人技術一直是人們最關注的科學研究領域之一。機器人學集力學、機械工程學、電子學、計算機科學和自動孔子為一體，是一門 綜合性技術學科。機器人的產生和發展與其他事物一樣，都是從低級到高級的演變過程。目前機器人在其發展歷程中尚處于低級階段。今后機器人將逐漸發展成為完全智能化的機器人。由于機器人技術的發展，提高了機器人可靠性和智能化程度，其應用領域在不斷擴大。在越來越多的工程技術領域，我們將看到越來越多的機器人在神奇絕妙地工作。機器人產業將隨著機器人技術的發展和對機器人需求的增加而穩步發展。由于機器人產業的發展，需要越來越多的機器人的研究及開發人才，機器

7、人應用領域的擴大也需要更多的人懂得機器人的應用技術。所以提高技術人員的機器人技術水平和普及機器人應用知識是十分必要的。迷宮機器人是一種小型自主探測迷宮的機器人。機器人一旦啟動，必須在沒有人的干預下自動控制，機器人必須是由計算機程序控制，而非人工現場控制。關鍵詞機器人，迷宮，自主探測目錄中文摘要V目錄VI1 設計任務描述11.1 設計目的11.2 基本要求11.3 發揮部分12、設計思路23、設計方框圖34、機械結構44.1 行走機構4行走方式4車式選擇44.2 舵機54.2.1 舵機結構54.2.2 舵機工作原理54.2.3 數字PID控制75、各部分的設計和元器件的選擇及介紹85.1系統硬件

8、設計85.2場地的設計8迷宮機器場地標準8場地的設計和加工85.2.3 路徑識別9沿跑道中線的運行115.3電機11機器人的驅動方式11電機的選擇11電機的驅動125.4傳感器選擇13超聲波距離傳感器原理及組成13超聲波距離傳感器的特點14超聲波距離傳感器的放置145.5單片機選擇145.6速度檢測器145.7 蜂鳴器156、系統軟件設計166.1軟件總流程圖167、工作過程分析178、元器件清18小結19致謝20參考文獻21附錄221 設計任務描述1 設計主要內容及要求1.1 設計目的1、了解機器人技術的基本知識以及有關電工電子學、單片機、機械設計、傳感器等相關技術。2、初步掌握機器人的運動

9、學原理、基于智能機器人的控制理論，并應用于實踐。3、通過學習，具體掌握智能機器人的控制技術，并使機器人能獨立執行一定的任務。1.2 基本要求1要求設計一個能走迷宮(迷宮為立體迷宮)的機器人；2要求設計機器人的行走機構，控制系統、傳感器類型的選擇及排列布局。3要有走迷宮的策略（軟件流程圖）。1.3 發揮部分可以增加其它的功能。2、設計思路根據設計的任務和要求，系統地分析其總體結構，系統主要由電源模塊、電機及其驅動模塊、舵機模塊、速度檢測模塊、道路識別模塊、調試模塊和單片機模塊幾大部分構成。然后再對系統的各個部分分別進行設計，選擇合適的部件，然后進行編程，運行并調試，查看其穩定性能否符合系統要求，

10、完成報告。本次設計的題目是迷宮機器人，很顯然由兩部分組成。一部分是迷宮，另一部分是機器人。其中機器人又分為硬件設計和軟件設計。行走機構采用了四輪式，前面兩個輪為驅動輪，后面兩個輪為從動輪，四個輪子可以更好地支撐車體，行走穩定，當重心偏移時，左右晃動小。電機我選擇了舵機，因為舵機可精確地控制小車轉動的角度。測距傳感器選擇超聲波距離傳感器，因為它具有小型化、價格便宜、使用簡單、響應快速、信號處理簡單等優點。然后選擇合適的單片機，并對其進行編程。3、設計方框圖開 始道路識別速度檢測初 始 化單 片 機舵 機終 點結 束4、機械結構4.1 行走機構行走機構，也稱為機器人的下肢，是機器人的關鍵部分，主要

11、用來承受體重和完成位移，它決定著機器人能否迅速靈活地移動，能否準確地按照操作者的意愿達到指定點。機器人的行走機構首先要體現穩定性，其次是靈活性。很多工業機器人都不具備行走機構，它們在固定的位置完成固定的動作，因此只需要一個機械臂，也就是我們說的執行機構。但是當生產過程需要一個機器人在較大的范圍內工作時，如果不具備行走機構，那么它的體積將非常龐大；如果安置了行走機構，可以使它做適當的位移，在工作范圍的不同區間工作，可以節約空間、提高效率。行走方式行走機器人的行走機構主要有履帶式行走機構、足式行走機構車、輪式行走機構。履帶式行走機構可在高低不平的地面上運動，但它的適應性不夠，行走時晃動太大，在軟件

12、地面上行使運動效率低。足式行走機構對崎嶇路面具有很好的適應能力，它的立足點是離散的點，可以在可能到達的地面上選擇最優的支撐點，還具有主動隔振能力，盡管地面高低不平，機身的運動仍熱可以相當平穩，行走在不平地面和松軟地面上的運動速度較高，能耗較少。輪式行走機構由滾動摩擦代替滑動摩擦，主要的特點是效率高，適合在平坦的路面上移動，定位準確，而且重量較輕，制作簡單。車輪式行走機器人是機器人中應用最多的一種機器人，在相對平坦的地面上，用車輪移動方式行走是相當優越的。車輪的形式或結構形式取決與地面的性質和車輛的承載能力。在軌道上運動的多采用實心剛輪，室外路面行使的采用充氣輪胎，室內平坦地面上的可采用實心輪胎

13、。車式選擇考慮到機器人的行走機構首要體現穩定性，其次是靈活性。我選用的是四輪式車體。四輪式車體四個輪子位于車體的四個角，前邊是驅動輪，后邊是從動輪，如圖4-1所示。較三輪車體來說，四個輪子可以更好地支撐車體，行走穩定，當重心偏移時，左右晃動小。但如果某個車輪的中心不正，或是安裝高度有誤差，可能導致四個車輪不能同時著地，使控制困難。所以在安裝車輪時，一定要保證驅動輪絕對著地。圖4-1 四輪式四個車輪中，前輪用來轉彎，后輪用來驅動。調試中發現，在機器人過彎時，轉向舵機的負載會因為車輪轉向角度的增大而增大。為了盡可能降低轉向舵機負載，對前輪的安裝角度，即前輪定位進行了調整。前輪定位的作用是保障汽車直

14、線行駛的穩定性，使轉向輕便和減少輪胎的磨損。4.2 舵機 舵機結構凡是需要操作性動作時都可以用舵機來實現。舵機一般由舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計5k，直流電機、控制電路板等組成。舵機內部有一個直流電機，經多級齒輪減速后在輸出轉矩。輸出軸上還聯動一個電位器，它輸出軸的角度位置并轉化為電信號。舵機的輸入信號一般50Hz的脈寬調制信號PWM信號解調后與電位器反饋的電壓相比較，如果有差異，直流電機則對轉角進行調整，直到該比較電壓為零，電機準確停止在給定位置上。因此，舵機實際上是一種角度的位置伺服機構。標準的微型伺服馬達有三條控制線，分別為：電源線VCC、地線GND及控制線CON。電源線與地線用于提

15、供內部的直流馬達及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V6V之間，該電源應盡可能與處理系統的電源隔離（因為伺服馬達會產生噪音）。甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統的電源供應的比例必須合理。舵機有以下特點：體積緊湊，便于安裝；輸出力矩大，穩定性好；控制簡單，便于和數字系統接口。在使用時，要特別注意的，絕不能加載讓舵機輸出位置超過90度的脈沖信號，否則會損壞舵機的輸出限位機構或齒輪組等機械部件。 舵機工作原理舵機是一個典型閉環反饋系統，其工作原理如圖4-2所示。減速齒輪組有由電動機驅動，其齒輪組的輸出軸帶動一個線性的比例電位器，該電位器把輸出軸轉過的角度轉換成比例的電壓反饋得

16、控制電路，控制電路將輸入的控制脈沖信號比較，產生糾偏脈沖，并驅動電機正轉或反轉，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾偏脈沖區域0，從而達到使舵機精缺定位的目的。圖 4-2 舵機工作原理圖給舵機輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在12ms之間，而低電平時間應在520ms之間，并不很嚴格，表1所示為舵機的輸入正脈沖寬度與舵機輸出軸的轉角的關系。表1 舵機輸入正弦脈沖寬度與舵機輸出軸轉角的關系舵機具有以下一些特點：體積緊湊，便于安裝；輸出力矩大，穩定性好；控制簡單，便于和數字系統接口。因為迷宮機器人的行走電動機需要連續旋轉，所以需對從市場上購得的舵機進行改裝。 數字PI

17、D控制PID控制系統原理圖如圖4-3所示。在圖4-3中，是給定值，是控制系統最終的實際輸出值，給定值與輸出值的偏差為作為PID控制器的輸入，作為PID控制器的輸出，所以PID控制器的輸出，所以PID控制器的規律為式中，KP為比例系數，TI為積分常數，TD為微分常數。圖4-3 PID控制系統原理 在PID控制器中，比例環節的作用是對偏差瞬間作出快速反應。偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化。控制作用的強弱取決于KP的大小，KP越大，控制作用越強，但過大的比例系數會使系統不穩定。積分環節的作用是將偏差累積起來輸出。在控制過程中，只要有偏差存在，積分環節的輸出就會不斷增

18、大。直到偏差為止，輸出才能維持在某一常量，使系統趨于穩態。因此，積分環節能消除控制系統的穩態誤差。但積分環節的存在將使系統到達穩態的時間變長，限制系統的快速性。實際控制系統除了希望消除穩態誤差外，還強調調節過程的快速性。在偏差變化的瞬間，不但要對偏差量立即作出反應，而且要根據偏差的變化趨勢預先給予適當的糾正。微分環節能起到這種作用。微分環節的作用是阻止偏差的變化。它根據偏差的變化趨勢進行控制，偏差變化越快，微分控制器輸出量就越大，并能在偏差值變大之前進行修正。微分作用的引入將有助于減小超調量，克服振蕩，使系統趨于穩定，加快系統的跟蹤速度。但微分的作用對輸入信號的噪聲很敏感，在噪聲較大的系統一般

19、不用微分環節。5、各部分的設計和元器件的選擇及介紹5.1系統硬件設計迷宮機器人控制系統采用模塊化設計，系統主要由電源模塊、電機及其驅動模塊、舵機模塊、速度檢測模塊、道路識別模塊、調試模塊和單片機模塊幾大部分構成。智能賽車整體裝置結構設計框圖如5-1下：電 源蜂鳴器舵 機速度檢測 MC9S12DG128單片機程序調試道路識別圖 5-1 硬件整體框圖5.2場地的設計迷宮機器場地標準迷宮場地共由16*16個網絡組成，起點在一角，終點占據中央的四個網格。每個網格尺寸為18cm*18cm(長*寬)，隔柵尺寸為5cm*1.2cm（高*厚），上紅、測白、地板為黑色。迷宮機器人屬于自主型，不允許人為（包括無線

20、）操控。迷宮機器人尺寸限制為25cm*25cm（長*寬），高度及重量不限。場地的設計和加工迷宮場地由如下部件組成：小方柱、隔柵、地板。迷宮的場地由復合木地板拼接而成。由于復合木地板地的標準尺寸是19.2cm*121cm，這里取小方柱和隔柵的寬度為1.2cm，則迷宮的跑道恰好是18cm，符合國際標準。這樣一來，用復合木地板拼接迷宮的場地非常方便，工藝簡單，價格低廉。加工工具只需要尺子和手鉆即可。由復合木地板可以很方便地拼接出4*4、5*5、8*8、10*10、16*16和32*32的迷宮等。我所設計的迷宮圖案如3-1圖所示，有隔柵、小方柱、跑道等。設迷宮的平面表示如圖5-2所示，其中粗線表示迷宮

21、的隔柵，A位置表示迷宮的入口，B位置表示為迷宮的出口。其中細線為走出迷宮的最佳路徑。圖 5-2 迷宮圖案5.2.3 路徑識別路徑識別是通過超聲波測距傳感器實現的。在設計中我采用了五個超聲波距離傳感器，小車的最前端放置一個，后端放置兩個，左右兩側各一個。前端一個傳感器用來檢測是否有障礙物，是否到達路口；后端傳感器用于小車轉彎時位置的調整；左右兩端的傳感器用于檢測兩側是否有障礙物。傳感器的信息都將反饋給單片機，單片機就機器人所處的環境作出判斷。超聲波距離傳感器測到障礙物時反饋的信息為1，沒有檢測到信息反饋信息為0。由于左、右和前傳感器是用來檢測障礙物的，所以傳感器的反饋信息共有八種情況。它的關系如

22、下5-3圖所示。這其中，單片機在判斷轉動方向時，硬性規定方向的優先級依次為前、左、右、后。圖5-3 傳感器反饋信息情況則反饋的信息為000、001、100、101，單片機將作出反應，機器人向前行走；反饋的信息為010、011，機器人向左行走；反饋的信息為110，機器人向右行走；反饋的信息為111，機器人向后轉。其路徑識別流程圖如5-3所示。圖 5-3 路徑識別流程圖5.2.4沿跑道中線的運行由于迷宮的跑道較窄，變化曲折，機器人經常要轉等，這就需要迷宮機器人沿著跑道中線前進，否則就會撞到迷宮。如圖5-4所示。圖5-4 機器人在迷宮跑到中運行的情況5.3電機機器人的驅動方式機器人驅動分為液壓、氣壓

23、和電動三種形式。液壓驅動：從運動形式來分分為直線驅動如直線運動液壓缸和旋轉驅動如液壓馬達、擺動液壓缸。從控制水平的高低來分分為開環控制液壓系統和閉環控制液壓系統。液壓系統具有較大的功率體積比，適合于大負載的情形。液壓驅動的本質優點在于它的安全性。如噴漆時要求工作區域所帶電壓不超過9V。氣壓驅動：是一種最簡單的驅動方式。氣壓驅動元件有直線氣缸，擺動汽缸及旋轉氣動馬達三種。氣壓驅動器件除了用壓縮空氣作為工作介質外，其他與液壓驅動器件類似。它們本質上基本相同，但因為空氣的可壓縮性及油的潤滑性，二者有一些細微的差別。氣壓驅動器結構簡單、安全可靠、價格便宜。但是由于它的可壓縮性，它的精度較差、可靠性較差

24、，不能應用較高度場合。電氣驅動：電氣驅動是利用各種電動機產生的力或力矩，直接減速機構去驅動機器人的關節，以獲得所要求的位置、速度和加速度。電氣驅動具有無環境污染、易于控制、運動精度高、成本低、驅動效率高等優點應用廣泛。按照電機的工作原理不同分為步進電機、直流伺服電機、無刷電機等。按照控制水平的高低來分分為開環控制系統和閉環控制系統。適合于中等負載，特別適合于動作復雜、運動軌跡嚴格的各類機器人。5.3.2電機的選擇直流伺服電機具有啟動轉矩大、體積小、重量輕、轉速易控制、效率高等優點。其缺點是有電刷和換向器，需要定期維護、更換電刷，電動機使用壽命段噪聲大。直流伺服電動機有小慣量直流伺服電動機和永磁

25、直流伺服電動機。小慣量伺服電動機最大限度地減少了電樞的轉動慣量，所以能獲得最好的快速性，在早期的數控機床上應用較多，現在也有應用。小慣量伺服電機一般都設計成有高的額定轉速和低的慣量，所以應用時，要經過中間機械轉動。才能與絲杠相連接。永磁直流伺服電動機的額定轉速很低，甚至可以在堵轉狀態下運行。這樣低速運行的電動機，其轉軸可以和負載直接耦合，省去了減速器，簡化了結構，提高了轉動精度。它的缺點是有電刷，限制了轉速的提高，一般額定轉速為10001500r/min，而且結構復雜，價格較貴。我選用的是永磁式直流伺服電機作為執行機構。5.3.3電機的驅動所謂H橋驅動電路是為了直流電機而設計的一種常見電路，它

26、主要實現直流電機的正反向驅動，其典型電路形式如圖5-5所示。圖5-5 H橋典型電路本設計用H橋芯片MC33886驅動直流電機。由于電機啟動和快速加速時所需電流較大，采用兩片MC33886并聯工作。MC33886的D2和D1腳直接接地和接高電平，使MC33886按預設方式工作，用PWM5和PWM0作為輸入信號，OUT2和OUT1分別為功率放大了的相應的輸出信號，控制電機轉動。通過調整PWM5和PWM0的占空比，實現機器人的加速、減速，甚至制動（電機反轉實現制動）。MC33886驅動電路圖如圖5-6所示。圖 5-6 MC33886驅動電路圖5.4傳感器選擇超聲波距離傳感器原理及組成超聲波距離傳感器

27、是由發射器和接收器構成的，幾乎所有超聲波距離傳感器的發射器和接收器都是利用壓電效應制成的。其中，發射器是利用給壓電晶體加一個外加電場時，晶片將產生應變（壓電逆效應）這一原理制成的；接收器的原理是，當給晶片加一個外力使其變形時，在晶體的兩面會產生與應變量相當的電荷（壓電正效應），若應變方向相反則產生電荷的極性反向。利用超聲波可以實現對遠處物體的非接觸式探測。機器人超聲波探測并非檢測超聲波本身，而是借助超聲波反射測量空間物體的距離和位置。聲波在空氣中的傳播速度較慢，約為每毫秒1英尺。由于聲波在傳播過程中碰到物體后能夠產生回波，因此可以想雷達一樣測出傳感器與物體之間的距離。超聲波距離傳感器的檢測方式

28、有脈沖回波式和FM-CW兩種。脈沖回波式的檢測原理如圖所示。將調制后的超聲波脈沖發射出去，若能檢測到被測物體反射回來的超聲波回波延遲時間，即可計算出被測物體的距離。 計算公式R=V*t/2。式中R表示距離，V為超聲波在介質中的傳播速度，t表示渡越時間。其原理圖如圖5-7所示：圖 5-7 超聲波距離傳感器FM-CW方式采用連續波對超聲波信號進行調制。該方式的電路比較復雜，在實際中應用不多。超聲波距離傳感器的測量范圍寬但分辨率低。它的響應速度毫秒級，屬于高速型傳感器。另外，超聲波不接受被測物體的透明度、顏色、電導率的影響，但不適合測量海綿或棉質物等吸音材料。5.4.2超聲波距離傳感器的特點 超聲波

29、距離傳感器具有小型化、價格便宜、使用簡單、響應快速、信號處理簡單等優點，因而在機器人研究中被廣泛使用。特別是在移動機器人需要進行環境探測導航避障時，常常使用超聲波距離傳感器作為信息來源。機器人安裝了多個超聲波傳感器用于機器人的避障，物檢測和側面墻壁的檢測。一旦檢測到避障，機器人便會根據障礙的位置作出左、右繞行或停止的回避動作。超聲波距離傳感器的放置在設計中我采用了五個超聲波距離傳感器，小車的最前端放置一個，后端放置兩個，左右兩側各一個。前一個傳感器用來檢測是否有障礙物，是否到達路口；后端傳感器用于小車轉彎時位置的調整；左右兩端的傳感器用于檢測兩側是否有障礙物。傳感器的信息都將反饋給單片機，單片

30、機就機器人所處的環境作出判斷。5.5單片機選擇我所選用的單片機為MC9S12DG128。它是HCS12系列16位MCU的一種，其內部主要有MCU的基本部分和CAD功能模塊組成。它的性能如下：時鐘和復位產生模塊包括低電壓振蕩器或是標準振蕩器的選擇、鎖相環時鐘頻率放大器、看門狗、實時中斷和時鐘監控器。存儲器包括128KB的Flash EEPROM 、8KB 的RAM、2KB EEPROM。有豐富的I/O接口。包括通用路I/O接口、A/D轉換接口、CAN總線接口、輸入捕捉/輸出比較PWM和串行接口。運行模式可分為單片機運行模式、擴展運行模式和其他運行模式。5.6速度檢測器速度檢測，對機器人速度進行閉

31、環反饋控制，即可消除上述各種因素的影響，使得機器人運行得更穩定。車速檢測的方式有很多種，例如用測速發電機、轉角編碼盤、反射式光電檢測、透射式光電檢測和霍爾傳感器檢測。本次設計中速度傳感器采用的是E6A2-CS100型光電編碼器。它由5-12V的直流供電。速度傳感器用螺釘固定在塑料片上，塑料片固定在后輪支架上，這樣固定好之后，就有了較高的穩定性。5.7 蜂鳴器蜂鳴器是報警裝置。當前、左、右的傳感器反饋的信號都為1（即都有障礙物）時，說明機器人進入死路，它便會發出報警的聲音。蜂鳴器如圖5-8所示。圖 5-8 蜂鳴器6、系統軟件設計6.1軟件總流程圖迷宮機器人的控制是采用模塊化的結構，基本思路是：將

32、超聲波傳感器采集來的道路信息和速度傳感器采集來的當前速度值經CPU處理，輸出 PWM信號到驅動舵機和電機。方向控制和速度控制系統分別構成閉環系統。在綜合控制算法中，兩者可相互影響；比如根據路徑識別的結果來控制速度，使得在彎道上慢速，而在直道上快速。其總體流程圖如下：開始終點路徑識別速度控制方向控制結束NY圖 6-1軟件設計總體流程圖7、工作過程分析開始，將機器人放在迷宮入口處，啟動單片機。單片機給舵機輸入控制脈沖。舵機通過脈沖對馬達、齒輪組和比例電位器進行控制，同時比例電位器輸出的電壓反饋與控制電路的標準電壓進行比較，形成閉環控制。另一邊，利用超聲波距離傳感器測到障礙物，當測到障礙物的時候反饋

33、的信息為1，沒有檢測到信息反饋信息為0。由于左、右和前傳感器是用來檢測障礙物的，所以傳感器的反饋信息共有八種情況。假設反饋的信息為000、001、100、101，則單片機將作出反應，機器人向前行走；假設反饋的信息為010、011，機器人則向左行走；假設反饋的信息為110，機器人則向右行走；假設反饋的信息為111，機器人則向后轉。當前、左、右的傳感器反饋的信號都為1（即都有障礙物）時，說明機器人進入死路，它便會發出報警的聲音。直到走出迷宮，任務結束。8、元器件清器件名稱參數數量電阻1K9電阻3.3K1電阻4.7K1電阻5.1K2電阻10K1電阻10K9電阻10M1電容0.01uF4電容0.1uF

34、4電容0.001uF2電容1F4電容10uF4電容22pF2電容22F4電容33nF2電容220nF2電容470uF1電感100uH3蜂鳴器BELL1觸發器CC401061外接插頭HEADER 3X21外接插頭HEADER 4X22外接插頭HEADER 14X23穩壓片LM78054單片機MC9S12XS128MAL1芯片MC338861復位按鍵RESET1小 結為期一周的設計終于結束了，通過了這次設計我們學到了很多關于機器人設計的原理知識，使我們獲益匪淺。同時在老師的指導下通過做好多DSP實驗使我對DSP應用和使用更加深入，使我收獲頗多，讓我更加體會到實踐的重要性。更為我們明年的畢業設計打下

35、了更加堅實的基礎。我設計的課題是正弦信號發生器程序的設計，剛剛拿到題目時感到不知從哪里開始。老師在課上講解了許多DSP的相實例，同時在實驗課上又做了各種DSP的實驗。使我深刻的了解到DSP的應用是如此之廣泛，作用是如此之大。平時我們學習的只是一些理論知識，通過本次設計。使我的理論知識又上升到了一個新的層次。同時在設計中也加深了我對理論知識的更深層次的理解。另外，這次設計不僅使我的知識有一個很大的提高，而且還使我學到了許多其他方面的知識。總之，通過這次實習，不僅使我對所學過的知識有了一個新的認識。而且提高了我考慮問題，分析問題的全面性。使我的綜合能力有了一個很大的提高,最終把設計順利的完成了，實現了在滿足條件要求的情況下的產生正弦信號。但總的看來，