畢業(yè)設(shè)計---尋跡接力機器人設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　作 者： 學(xué) 號： </p><p>　　系 部： 電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 電機與電器 </p><p&

2、gt;　　題 目： 尋跡接力機器人設(shè)計 </p><p>　　2011年 4 月 </p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　比爾·蓋茨曾向世界欲言：機器人將與30年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健?lt;/p><p>　　機器人技

3、術(shù)的快速發(fā)展，使機器人進(jìn)入人類生活的各個領(lǐng)域，成為人類的助手和朋友。出于對機器人的濃厚興趣，通過個人對機器人的學(xué)習(xí)，以項目驅(qū)動為主旨，綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)，設(shè)計一個簡單的尋跡接力機器人。設(shè)計中運用到傳感器、電機控制、單片機、程序設(shè)計、機械設(shè)計及軟件的應(yīng)用等知識。</p><p>　　設(shè)計出的機器人應(yīng)能夠在規(guī)定的跑道內(nèi)完成4×４00mm的接力比賽。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電

4、機控制 傳感器 單片機 機械設(shè)計 軟件應(yīng)用</p><p>　　Title： Look for a vestige to connect a dint robot design </p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　Bill·Cover Ci once

5、to desire speech in the world:The robot will be similar to the personal computer of 30 year agos to exceed into all families and thoroughly change the mankind's life style.</p><p>　　The rapid development

6、 of robot technique, make each realm that the robot gets into mankind to live, become the mankind's assistant and friend.Proceed from strong interest in robot, pass personal to the study of the robots, with the item

7、drive for subject, the professional foundation learned by comprehensive usage, design a robot for in brief looking for a vestige to connect dint.Design medium make use of to spread a feeling machine, electrical engineeri

8、ng control, list slice machine, program des</p><p>　　The robot that designs should can at stipulate of complete 4 connecting of the ×s 400 mseses dint games inside the runway.</p><p>　　Keyw

9、ords ：The electrical engineering controls Spread a feeling machine List slice machine The machine designs The software is applied</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言………………………………………

10、…………………………………………………… 2</p><p>　　1.1 機器人的誕生……………………………………………………………………………… 3</p><p>　　1.2機器人的定義…………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.3機器人的分類與應(yīng)用…………………………………………………………………………4<

11、/p><p>　　1.4 機器人技術(shù)發(fā)展預(yù)測…………………………………………………………………………5</p><p>　　2 機器人電氣元件的介紹………………………………………………………………………5</p><p>　　2.1機器人電機的選擇……………………………………………………………………………5</p><p>　　2.2機器人傳

12、感器的選擇 …………………………………………………………………… 7</p><p>　　2.3機器人單片機的選擇 …………………………………………………………………… 8</p><p>　　2.3.1 存儲器…………………………………………………………………………………… 10</p><p>　　2.3.2 單片機引腳功能……………………………

13、…………………………………………… 11</p><p>　　2.3.3 單片機的工作方式……………………………………………………………………… 12</p><p>　　3 尋線接力機器人整體設(shè)計……………………………………………………………………13</p><p>　　3.1 項目要求……………………………………………………………………………………13&

14、lt;/p><p>　　3.2 項目分析 …………………………………………………………………………………14</p><p>　　3.3機器人項目設(shè)計………………………………………………………………………………15</p><p>　　3.3.1 機器人機械設(shè)計…………………………………………………………………………15</p><p>　

15、　3.3.2 機器人電氣部分設(shè)計…………………………………………………………………… 16</p><p>　　4 機器人程序設(shè)計………………………………………………………………………………20</p><p>　　5 機器人系統(tǒng)的調(diào)試………………………………………………………………………… 26</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………

16、………………………………………………27</p><p>　　致謝 ………………………………………………………………………………………………28</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………28</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　

17、說到機器人大家都會感到很神秘，覺得是個高科技的集合體，離我們很遙遠(yuǎn)，其實不盡然。機器人是一個寬泛的概念，它們并不一定都有人的外形，而是形象各異、種類繁多，不僅有月球車、火星探測器、機器人士兵等先進(jìn)的智能性很高的機器人，也有供我們學(xué)習(xí)用的積木式教學(xué)機器人和用于機器人比賽的足球機器人、滅火機器人等。</p><p>　　由于近年來技術(shù)上的巨大進(jìn)步，許多工業(yè)生產(chǎn)過程已大量地實現(xiàn)了自功化，操作人員的作業(yè)也日益減小。全自動

18、化和無人工廠的出現(xiàn)看來可能只需要幾十年時間了。</p><p>　　雖然全自動化并不是新的概念，但在幾年前它并沒有被認(rèn)為是切實可行的。自動控制的研究和自動化系統(tǒng)的運用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)，但是在戰(zhàn)爭結(jié)束幾年之后，自動化系統(tǒng)的設(shè)計才取得巨大的進(jìn)展。第一個工業(yè)機器人的問世是這一巨大進(jìn)展的里程碑。此后，人們就開始應(yīng)用機器人學(xué)這一術(shù)語來描述這一新興學(xué)科和工業(yè)門類。</p><p>　　機器人技術(shù)

19、是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度集成和交融的產(chǎn)物，它涉及機械、控制、電子、傳感器、計算機、人工智能、知識庫系統(tǒng)以及認(rèn)知科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，是當(dāng)代最具代表性的光機電一體化技術(shù)之一。經(jīng)過40 多年的發(fā)展，現(xiàn)代機器人技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航天航空、商業(yè)、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務(wù)等眾多領(lǐng)域獲得了越來越普遍的應(yīng)用，21 世紀(jì)將是一個更為廣泛的開發(fā)和應(yīng)用機器人技術(shù)的時代。計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展使機器人技術(shù)的發(fā)展一次次達(dá)到一個新水平。上至太空艙、

20、宇宙飛船，下至微機器人、深海開發(fā)，機器人技術(shù)已拓展到全球經(jīng)濟發(fā)展的諸多領(lǐng)域，成為高科技中極為重要的組成部分。人類文明的發(fā)展，科技的進(jìn)步已和機器人的研究、應(yīng)用產(chǎn)生了密不可分的關(guān)系。人類社會的發(fā)展已離不開機器人技術(shù)，而機器人技術(shù)的進(jìn)步又對推動科技發(fā)展起著不可替代的作用。</p><p>　　目前，對全球機器人技術(shù)發(fā)展最有影響力的國家應(yīng)該是美國和日本。美國在機器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先水平，而日本生產(chǎn)的機器人在

21、數(shù)量、種類方面則居世界首位。機器人技術(shù)的發(fā)展推動了機器人學(xué)的建立，許多國家成立了機器人協(xié)會，美國、日本、英國、瑞典等國家設(shè)立了機器人學(xué)學(xué)位。</p><p>　　我國的機器人技術(shù)起步較晚，約于20 世紀(jì)70 年代末，80 年代初開始。20 世紀(jì)90 年代中期，6000 米以下深水作業(yè)機器人試驗成功，以后的近10 年中，在步行機器人，精密裝配機器人，多自由度關(guān)節(jié)機器人的研制等國際前沿領(lǐng)域逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差

22、距。當(dāng)今機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力，多種感覺能力以及對作業(yè)環(huán)境的較強自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。</p><p><b>　　1.1機器人的誕生</b></p><p>　　1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾?恰配克在他的科幻小說《類薩姆的機器人萬能公司》中，根據(jù)Robota（杰克文，原意為“勞役、苦工”）和Rotonik（波蘭文，原意為“工人”），創(chuàng)造出“Robot”

23、—“機器人”這個詞。</p><p>　　隨著計算機和自動化的發(fā)展，以及原子能的開發(fā)利用，人們強烈希望用某種機器代替自己去完成那些枯燥、單調(diào)、危險的工作。由于原子能實驗室的惡劣環(huán)境，迫切需要能代替人處理放射性物質(zhì)的機械裝置。美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發(fā)了遙控機械手，1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手，但這還不是真正意義上的機器人。直到1954年美國人喬治?德沃爾制造世界上第一臺可編程的裝置，它

24、能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性，成為具有實際意義的機器人。</p><p>　　1.2 機器人的定義</p><p>　　科學(xué)家們對機器人的定義一直是仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。原因在于機器人還在發(fā)展和完善，新機型、新功能的機器人不斷涌現(xiàn)。隨著機器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時代的到來，機器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創(chuàng)新。也正是由于機器

25、人定義的模糊，才給人們充分的想象和創(chuàng)造空間。</p><p>　　實際意義上的機器人應(yīng)該是“能自動工作的機器人”，它們有的功能比較簡單，有的就非常復(fù)雜，但必須具備以下三個特征：</p><p>　　1、要有一個機械裝置，其結(jié)構(gòu)、大小、形狀、材料取決于它要完成的工作。</p><p>　　2、具有感知和控制功能，通過安裝在裝置上的各種傳感器獲取外界信息，根據(jù)收到的信息

26、，遵循人們編寫的程序指令作出反應(yīng)。</p><p>　　3、作業(yè)功能，即機器人的活動功能，機器人在程序的指令下完成各種動作。</p><p>　　總之，機器人是人制造出來的具有一定智能的先進(jìn)機器。</p><p>　　1987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對工業(yè)機器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機。”</p>

27、<p>　　我國科學(xué)家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活的自動化機器?！?lt;/p><p>　　機器人具有自動化和智能能力，但機器人也要有原則，否則未來的世界可能就是機器人的世界。機器人的三原則是：</p><p>　　1、機器人不可傷害人，或眼看著人將遇害

28、而不管。</p><p>　　2、機器人必須服從人給它的命令，當(dāng)該命令與第一原則抵觸時，不予服從。</p><p>　　3、機器人必須在不違反第一，第二項原則的情況下保護(hù)自己。</p><p>　　1.3 機器人的分類與應(yīng)用</p><p>　　機器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的

29、按結(jié)構(gòu)分，還有按應(yīng)用領(lǐng)域分。我國機器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。</p><p>　　按開發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用機器人可分為三大類：</p><p>　　1、工業(yè)機器人，工業(yè)機器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機器人的總稱，主要用于完成工業(yè)生產(chǎn)中的某些作業(yè)。目前應(yīng)用最多的工業(yè)機器人主要有焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人、搬運機器人等。</p><p

30、>　　2、操縱性機器人，主要用于非工業(yè)生產(chǎn)的各種作業(yè)，又可分為服務(wù)機器人與特種作業(yè)機器人等。服務(wù)型機器人通常是可移動的，在多數(shù)情況下，可由一個移動平臺構(gòu)成，平臺上裝有一只或幾只手臂，代替或協(xié)助人類完成為人類提供服務(wù)和安全保障的各種工作，如清潔、護(hù)理、娛樂和執(zhí)勤等。特種作業(yè)機器人如水下機器人、墻壁清洗機器人、爬纜索機器人以及管內(nèi)移動機器人等。這些機器人都是根據(jù)某種特殊目的設(shè)計的特種作業(yè)機器人，為幫助人類完成一些高強度、高危險或無法完

31、成的工作提供了很大方便。</p><p>　　3、智能機器人，發(fā)展方向大致有兩種，一種是類人型智能機器人，這是人類夢想的機器人；另一種是外形并不像人，但具有機器智能。機器人指揮、禮儀機器人、汽車裝配機器人、搬運機器人。</p><p>　　1.4 機器人技術(shù)發(fā)展預(yù)測</p><p>　　隨著人類活動領(lǐng)域的不斷擴展和對快捷舒適生活方式的要求，同時隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)

32、展和人工智能研究的逐步深入，在本世紀(jì)機器人技術(shù)仍將保持高速的發(fā)展態(tài)勢，并將呈現(xiàn)以下幾方面的趨勢：</p><p>　　1、開發(fā)具有高智能的智能機器人將成為機器人技術(shù)的一個發(fā)展重點。智能機器人具有較高的思維判斷能力，語言理解和表達(dá)能力，能夠較好地與人類交流，并能夠完成比較復(fù)雜的任務(wù)。</p><p>　　2、較強的自適應(yīng)性將成為未來機器人的一個重要發(fā)展方向。自適應(yīng)性強意味著機器人能夠自發(fā)調(diào)整

33、自己的行為狀態(tài)來適應(yīng)外部環(huán)境的變化，從而提高了機器人工作的穩(wěn)定性。</p><p>　　3、在工業(yè)機器人大力普及的同時，服務(wù)性機器人將快速走進(jìn)人類生活的方方面面，而且擁有較強的語言交流能力，仿人形的外部特征的仿人機器人將極大拉近人類與機器人之間的距離。</p><p>　　4、多機器人協(xié)作以發(fā)揮群體智能的多機器人系統(tǒng)將越來越受到重視。雖然隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人的能力不斷提高，機器人應(yīng)

34、用的領(lǐng)域和范圍也在不斷擴展，但是對于一些復(fù)雜的任務(wù)，單個機器人不再是最好的解決方案，而由是多個機器人組成的系統(tǒng)。</p><p>　　2 機器人電氣元件的介紹</p><p>　　2.1 機器人電機的選擇</p><p>　　以電動機為動力源和運動源，來驅(qū)動工作機械的系統(tǒng)稱為機電傳動系統(tǒng)。它能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)工作機械的啟動、停止和速度調(diào)節(jié)。</p

35、><p>　　電動機在機器人系統(tǒng)中充當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)，它是機器人的動力源，是機器人完成指定功能的基礎(chǔ)部件。機器人的執(zhí)行機構(gòu)從初級到高級逐步模仿人的運動功能和運動形式的，它已經(jīng)從輪代步發(fā)展到完全的雙足雙臂直立運動。目前，常用的教學(xué)機器人還是靠車輪運動，使用普通直流電動機，但高等院校的類人型機器人已開始活躍在機器人比賽現(xiàn)場。國內(nèi)已有一些公司推出四足、六足以及類人型的教學(xué)機器人。初期機器人的動作復(fù)雜程度已不亞于一般的工業(yè)自動裝置

36、，類人型機器人更可以模仿人類肢體、軀干的各種動作和功能。毫無疑問，當(dāng)前機器人的發(fā)展，給機械結(jié)構(gòu)和機電專業(yè)提供了一個廣闊的施展空間，自動控制、數(shù)控技術(shù)等也都可以在此找到與己相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用。</p><p>　　一個機器人最簡單的運動也需要解決電動機的控制和驅(qū)動問題，它會涉及普通直流電動機、步進(jìn)電動機、伺服電動機等，了解和掌握電機的控制和驅(qū)動是機電技術(shù)、自動控制和數(shù)控技術(shù)所要求的最基本的專業(yè)技能，也是機器人設(shè)計的基礎(chǔ)

37、知識。在此次設(shè)計中有上述幾種電動機可供選擇，下面具體討論這幾種電機的優(yōu)缺點。普通微型直流電動機轉(zhuǎn)速快，承載能力差，因為繞組通電電流有限，且為軸向直接輸出轉(zhuǎn)矩，對于較大的負(fù)載難以承受，因此不可以采用。步進(jìn)電動機是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電動機則有定位和運轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時步進(jìn)電動機一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個脈沖信號，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動

38、機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。由此可見，步進(jìn)電動機可實現(xiàn)精確定位控制，而其控制相對比較復(fù)雜，考慮此設(shè)計的要求，無需采用步進(jìn)電動機。伺服電動機也稱執(zhí)行</p><p>　　減速直流電動機只是在直流電動機基礎(chǔ)上增加了

39、減速裝置，其工作原理和直流電動機相同。為了說明直流電機的工作原理，先從一個最簡單的直流電機模型開始研究。見圖2，在兩個空間固定的永久磁鋼北極N和南極S之間，有一個鐵制的圓柱體(稱為電樞鐵心)電樞鐵心與磁極之間的間隙稱為氣隙。兩根導(dǎo)體ab和cd連接成為一個線圈，并敷設(shè)在電樞鐵心表面上。線圈的首、末端分別連接到兩片圓弧形的銅片(稱為換向片)上。換向片固定于轉(zhuǎn)軸上，換向片之間以及換向片與轉(zhuǎn)軸都互相絕緣。這種由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。整個轉(zhuǎn)

40、動部分稱為電樞。為了把電樞和外電路接通，特別裝置了兩個電刷A和B。電刷在空間上是固定不動的。</p><p>　　當(dāng)外加直流電源到換向器上時，在轉(zhuǎn)子繞組中會產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場或是永磁體磁場相互作用時便會產(chǎn)生力的作用。由于換向器的作用使轉(zhuǎn)子磁極方向始終保持不變，從而保證電機的高速旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2 機器人傳感器的選擇</p><p>　　傳

41、感器在機器人中作為感測和獲取信息的部件，是機器人最基本的組成部分。從最簡單的接觸傳感器、聲音傳感器、光電傳感器、金屬探測傳感器、超聲波傳感器、方位傳感器到復(fù)雜的顏色、攝像識別傳感器等，都在機器人教學(xué)方面大量應(yīng)用。機器人作為智能型的裝置，能夠自行獲取信息是智能化的前提。在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中，機械設(shè)備的自動化和自動控制離不開各種檢測信息的傳感器。在高智能的設(shè)備和裝置中，各種各樣的傳感器更是無處不在。因此，傳感器應(yīng)用技術(shù)是專業(yè)必不可少的基礎(chǔ)知識。

42、下面介紹在本次設(shè)計中用到的幾種簡單的傳感器。</p><p>　　傳感器是一種能夠感受規(guī)定的被測量并依據(jù)一定的規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成可用的電信號輸出的器件或裝置。傳感器通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路及輔助電源4部分組成的。方框圖如圖2-1。</p><p>　　此次設(shè)計中用聲控傳感器啟動第一棒機器人。聲控傳感器是通過微型傳聲器（也叫駐極體電容傳聲器）拾取到聲音信號后，經(jīng)由反相器組成的電路

43、進(jìn)行放大，整形后輸出矩形波，給單片機提供TTL電平信號。聲控傳感器上配有信號指示燈，當(dāng)有聲音信號時輸出低電平，指示燈點亮；無聲音信號時輸出高電平，指示燈不亮。使用此聲控傳感器可以實現(xiàn)擊掌啟動第一棒機器人其原理圖如圖2-2。</p><p>　　碰撞傳感器利用觸點的通斷實現(xiàn)高低電平變化，從而向單片機發(fā)送是否發(fā)生碰撞的信息。常用的碰撞傳感器由微動開關(guān)與碰撞板共同構(gòu)成，通過物體間的彼此接觸而產(chǎn)生“觸覺”信號來識別物體。

44、使用時，利用碰撞板增大接觸面積，增強機器人檢測的可靠性。</p><p>　　反射式光電傳感器在機器人中有著廣泛的應(yīng)用?？梢杂脕頇z測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。這種光電傳感器的基本原理是，自帶一個光源和一個光接收裝置，光源發(fā)出的光經(jīng)過待測物體的反射被光敏元件接收，再經(jīng)過相關(guān)電路的處理得到所需要的信息。光電傳感器工作時，光電二極管發(fā)出光線，光敏電阻接收反射回來的光線，并隨接收反射回來光線強弱的不

45、同，形成強弱不同的電信號。光敏電阻輸出的電信號，經(jīng)過比較放大電路后輸出高低電平兩種信號：遇到淺色，光線反射較強，光敏電阻阻值減小，輸出端輸出低電平，狀態(tài)指示燈點亮；遇到深色地面，光線被吸收，反射回來的光線較弱，光敏電阻阻值增大，輸出端輸出高電平，狀態(tài)指示燈熄滅。在圖2-3中，JP1是光電管，接收光強在上面轉(zhuǎn)換成電流，在R上成為電壓信號，與RA1的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從LM339輸出邏輯電平給單片機。R越大，光電流產(chǎn)生的電壓變化越大，傳感器也

46、就越靈敏。但是若R過大，當(dāng)光比較強的時候，R上的電壓會達(dá)到VCC而不再變化，這就是所謂的飽和。在這種比較型的傳感器電路中，飽和只會使強光與強光難以分辨，但仍可以區(qū)分強光和弱光，它并不是影響比較結(jié)果的重要因素。LM339是開</p><p>　　光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力完全取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻收到光照時，

47、若光電子能量hf大于該半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子空穴對的出現(xiàn)使電子率變小。光照愈強，光生電子空穴對就愈多，阻值就愈低。入射光消失，電子空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值。</p><p>　　相應(yīng)的，光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。</p><p>　　2.3 機器人單片機的選擇

48、</p><p>　　在機器人的控制系統(tǒng)中，需要完成各種信息采集、處理、執(zhí)行動作，這些數(shù)據(jù)處理需要單片機來完成。其中單片機控制電機最為重要，這些控制決定機器人完成任務(wù)的復(fù)雜程度。</p><p>　　單片機介于工業(yè)控制計算機和可編程控制器之間。它有較強的控制功能、低廉的成本。人們在選擇控制器時，常常是在先滿足功能的需要的同時，優(yōu)先選擇成本低的控制器，因此。單片機往往成為優(yōu)先選擇的目標(biāo)。從最

49、近的統(tǒng)計數(shù)字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。單片機是目前世界上使用量最大的微處理器。</p><p>　　在數(shù)字電路中，電壓信號只有兩種情況，高電平和低電平，用數(shù)字來記錄就是 1 和0。單片機內(nèi)部的CPU，寄存器，總線等等結(jié)構(gòu)都是通過1 和0 兩種信號來運作的，數(shù)據(jù)也是以1 或者0 來保存的。單片機的輸入輸出管腳，也就是I/O 口，也是只輸出或識別1 和0 兩種信號，也就是高電平和低電平。當(dāng)

50、單片機輸出一個或一組電平信號到I/O 口后，外部的設(shè)備就可以讀到這些信號，并進(jìn)行相應(yīng)操作，這就是單片機對外部的控制。當(dāng)外部一個或一組電平信號送到單片機的I/O 口時，單片機也可以讀到這些信號，并進(jìn)行分析操作，這就是單片機對外部設(shè)備信號的讀取。當(dāng)然實際的操作中，這些信號可能十分復(fù)雜，必須嚴(yán)格地按照規(guī)定的時間順序（時序）輸入輸出。每種設(shè)備也都規(guī)定了自己的時序，只要都嚴(yán)格遵守，就可以控制任何設(shè)備，做出相應(yīng)的動作。</p><

51、;p>　　2.3.1 存儲器</p><p>　　MCS-51系列單片機的存儲器結(jié)構(gòu)與典型的微型計算機不同，它把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。程序存儲器用來存儲始終保留的固定程序和數(shù)據(jù)。程序存儲器用16位地址總線，由16位程序計時器（PC）和能產(chǎn)生16位地址的指令進(jìn)行尋址。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器存儲空間較小，用8位地址總線尋址，它的存取速度一般比程序存儲器快。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器一

52、般用于存放程序運行時所需要的常數(shù)或變量，且數(shù)目不會太多，所以，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器對8051集成128字節(jié)，以壓縮指令的長度和執(zhí)行時間。</p><p>　　除上述兩個存儲空間外，MCS-51系列單片機還有另一個物理地址空間，它包括連接在內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上而分布在片內(nèi)各處的各種特殊功能寄存器。為了統(tǒng)一和增強靈活性而把累加器A、寄存器B、和程序狀態(tài)字寄存器PSW等納入這個空間進(jìn)行尋址。</p><p>

53、;　　MCS-51的這三種不同的物理地址空間，在尋址系統(tǒng)、讀/寫控制上是各有不同的。因此，MCS-51設(shè)有三種基本的存儲器地址空間：</p><p>　　●64K字節(jié)的程序存儲器地址空間（包括片內(nèi)與片外）</p><p>　　●64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間</p><p>　　●256字節(jié)（8052/8032為384字節(jié)）的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器空間，其中包括特殊功能

54、寄存器空間。</p><p>　　如圖2-4為8051存儲器映象圖。</p><p>　　2.3.2 單片機引腳功能</p><p>　　采用HMOS工藝的8051單片機都采用40條引腳的雙列直插封裝（DIP）方式，而CHMOS工藝的80C51單片機除采用DIP封裝方式外，還采用方形封裝方式，這里僅對DIP封裝方式的各引腳功能簡單介紹，見表2-1</p>

55、;<p>　　表2-1 單片機引腳說明</p><p>　　2.3.3 單片機的工作方式</p><p>　　51單片機的工作方式包括:復(fù)位方式、程序執(zhí)行方式、單步執(zhí)行方式、低功耗操作方式以及EPROM編程和校驗方式。</p><p>　　單片機的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手工復(fù)位兩種。在MCS-51的復(fù)位信號輸入端(RESET)上加上持續(xù)時間超過24

56、個時鐘周期的高電平，即可使單片機復(fù)位。當(dāng)該輸入端電平變低，即啟動MCS-51從入口地址0000H開始工作。復(fù)位后各內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表2-2所示。單片機的復(fù)位并不影響芯片內(nèi)部 RAM狀態(tài)，只要RESET引腳保持高電平，單片機將循環(huán)復(fù)位。在復(fù)位有效期間內(nèi)，ALE、PSEN將輸出高電平。</p><p>　　表2-2 復(fù)位后的51內(nèi)部寄存器狀態(tài)表</p><p>　　程序執(zhí)行方式是單片機的基本

57、工作方式。所執(zhí)行的程序可以在內(nèi)部ROM、外部ROM或者同時放在內(nèi)外ROM中。</p><p>　　單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處于外加脈沖的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。</p><p>　　對于CMOS型單片機有兩種低功耗操作方式:節(jié)電操作方式和掉電操作方式，在節(jié)電方式時，CPU停止工作，而RAM、定時器、串行端口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式時，僅給片內(nèi)RAM

58、供電，片內(nèi)所有其他的電路都不工作。 </p><p>　　對于內(nèi)部集成有EPROM的MCS-51單片機，可以進(jìn)入編程或校驗方式。編程時，時鐘頻率應(yīng)該在4～6MHz的范圍內(nèi)。而在程序的保密位未設(shè)置時，無論在寫入的當(dāng)時或?qū)懭胍院螅蓪⑵铣绦虼鎯ζ鞯膬?nèi)容讀出進(jìn)行校驗。</p><p>　　此次設(shè)計采用教學(xué)機器人控制板，可配置AT89S51/52單片機，系統(tǒng)時鐘源為12MHz晶振。AT89S5

59、1/52是ATMEL公司生產(chǎn)的單片機，是一種低功耗、高性能CMOS8位單片機，與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。</p><p>　　AT89S51單片機相比早期Intel公司的MCS51系列單片機具有以下突出特點：</p><p>　　Flash程序存儲器：常規(guī)工作電壓下電改寫程序存儲器，不用脫機使用紫外線清除，可反復(fù)改寫程序10000次，方便開發(fā)試驗。</p><

60、p>　　在串行編程（ISP，in-System Programmable）功能：單片機可使用較少的ISP串行接口線與計算機相連，使用計算機程序?qū)纹瑱C進(jìn)行編程。修改更換程序時，只要把插頭接到主板ISP插座上就可實現(xiàn)。不需要編程器就可以對單片機進(jìn)行試驗和開發(fā)，既節(jié)約經(jīng)費，又節(jié)省調(diào)試時間，還避免由于頻繁地插取芯片帶來的不便和芯片、電子控制主板的傷害。</p><p>　　看門狗定時器（WDT）：WDT可以避免程

61、序運行時進(jìn)入混亂和死循環(huán)。早期的單片機系統(tǒng)為了加強安全性，都需要外設(shè)WDT電路，增加了系統(tǒng)開支。AT89S51/52單片機實現(xiàn)片內(nèi)集成WDT電路，自帶獨立的計數(shù)器，如果使用WDT功能，在程序中需要在WDT計數(shù)器溢出之前，使用軟件指令清除WDT計數(shù)器，否則，WDT計數(shù)器溢出時將使單片機復(fù)位。</p><p>　　3 尋線接力機器人整體設(shè)計</p><p><b>　　3.1 項目

62、要求</b></p><p>　　此設(shè)計是根據(jù)個人興趣愛好選擇的，在設(shè)計的過程中，以項目任務(wù)為驅(qū)動，整個設(shè)計過程圍繞尋線接力機器人系統(tǒng)的實現(xiàn)為目標(biāo)，結(jié)合本專業(yè)基礎(chǔ)知識而設(shè)計。</p><p>　　此項目要求機器人能夠在形如操場的模擬場地進(jìn)行接力比賽。接力區(qū)長度為330mm，寬度與跑道相同，接力區(qū)的顏色為黑色，起跑線同時為終點線。接力隊每隊四臺機器人，進(jìn)行機器人接力比賽。第一臺機

63、器人攜帶“接力棒”從起點線出發(fā)在跑道內(nèi)運行。當(dāng)進(jìn)入到接力區(qū)內(nèi)時，將“接力棒”傳遞給第二臺機器人，再由第二臺機器人攜帶“接力棒”運行，直到第四臺機器人到達(dá)終點。</p><p>　　第一臺機器人要求聲控啟動，尋跡前進(jìn)、碰撞停車、遞棒。第二、三臺機器人要求碰撞延時啟動、接棒、尋跡、前進(jìn)、碰撞停車、遞棒。第四臺機器人要求碰撞延時啟動、接棒、尋跡前進(jìn)、于停止線停車。</p><p><b&g

64、t;　　3.2 項目分析</b></p><p>　　從項目要求看，本設(shè)計需要完成三種機器人的設(shè)計，但都有一個共同點，就是都有尋跡前進(jìn)的過程，不同點在于第一臺機器人和其它三臺啟動方式不同，第四臺機器人停止方式與其它三臺不同。因此它們的程序和硬件設(shè)計都有所區(qū)別，但大體相同。</p><p>　　3.2.1 材料分析</p><p>　　上文已經(jīng)介紹此次設(shè)計

65、所用到的電氣元件，只有教學(xué)機器人主板沒有介紹，這將在下文設(shè)計中具體介紹。從項目要完成的任務(wù)看，機器人動力源用五只直流減速電動機及配套車輪，其中四只用于機器人驅(qū)動源，還有一只用于機器人接力時的傳送工作。</p><p>　　機身底座采用有機玻璃制作，主要考慮到機械強度適中，且重量在電機可以承受范圍之內(nèi)。上層需要安裝鋰電池組合，分別是4.8V和12V兩組，最上層放置塑料板用于安放控制主板。控制主板采用教學(xué)機器人主板T

66、Y51-ZB-298及配套連接線。傳感器用到碰撞傳感器、聲控傳感器和光電傳感器三種。機器人的傳遞籃采用硬紙板制成，其傳接結(jié)構(gòu)支架用塑料板制造，傳遞物品采用乒乓球。制造工具采用實訓(xùn)所用的鉗工工具。</p><p>　　3.3 機器人項目設(shè)計</p><p>　　3.3.1 機器人機械設(shè)計</p><p>　　經(jīng)過項目整體分析和材料分析后，可以著手設(shè)計接力機器人了，

67、首先是機器人硬件的設(shè)計，這需要根據(jù)機器人材料特征設(shè)計其機械外形。此次設(shè)計根據(jù)最大元器件尺寸確定其外形。長度定為150mm，寬的定為100mm（不包括車輪），高度為50mm。機器人模型二維圖如圖3，三維圖如圖3-1。</p><p>　　機器人轉(zhuǎn)向有很多種設(shè)計方式，可以用萬向輪，可以設(shè)置轉(zhuǎn)向機構(gòu)，還可以用四只電機組成四輪驅(qū)動。由于第一種方案只有兩只電動機驅(qū)動，承載能力可能不夠，因此不可取。第二種方案設(shè)計有難度，此次

68、設(shè)計沒有采用。采用四只電機組成四輪驅(qū)動，每側(cè)的兩只電動機同步控制，通過單片機編程可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，此次設(shè)計采用的控制主板完全可以滿足控制要求，可以采用四只電機驅(qū)動方案。將電機安裝采用緊固抱箍，在其中放入橡膠墊，可增大摩擦力，同時保護(hù)電機。電動機的固定是通過固定橫梁固定到有機玻璃預(yù)先打好的孔位。其安裝方法是首先緊固電動機到固定橫梁，然后將固定橫梁連同電動機一起固定到有機玻璃上。然后再將主板控制開關(guān)和電動機控制開關(guān)分別固定到兩橫梁之間并將插接頭

69、插好，做好絕緣并用扎線帶扎好。再安裝配套車輪后，機器人車身已經(jīng)安裝好了。上層的電池盒和控制主板的安裝需要注意絕緣問題，將有機玻璃上預(yù)先打孔攻絲的螺紋孔安裝好銅螺柱和安裝支架，并將電池組和控制主板固定在安裝支架和銅螺柱上。碰撞傳感器使用微動開關(guān)和碰撞板共同構(gòu)成，碰撞板增大接觸面積，增強機器人檢測的可靠性。傳接機構(gòu)不僅要完成接收物品的任務(wù)，還要將接收到的物品傳遞出去。由于兩機器人停</p><p>　　3.3.2

70、機器人電氣部分設(shè)計</p><p>　　機器人的電氣設(shè)計包括各元器件的選型和安裝。在第二章節(jié)，已經(jīng)簡單介紹了各元器件的選型和原理，下面主要介紹各元器件的主要參數(shù)和連接安裝。</p><p>　　機器人的動力驅(qū)動機構(gòu)采用直流減速電動機，它的電壓在6~12V，轉(zhuǎn)速在320r/min。一般直流有刷電動機的工作范圍在額定電壓的50%~125%之間，低于50%電動機將無法運行，高于125%電動機將會

71、因過熱而損壞。在電動機工作電壓范圍內(nèi)，電壓越高，速度越快。對于電動機的驅(qū)動，采用脈寬調(diào)制的方式進(jìn)行。把驅(qū)動過程以時間為單位，在每個周期中，都有導(dǎo)通時間和截止時間。調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間和截止時間的占空比，就可以像開汽車控制油門一樣，控制動力、速度。驅(qū)動電機分為兩組連接，在同側(cè)的為一組，方便編程控制。其電氣連接分別接L298驅(qū)動板的1234引腳，要注意左右電機連接線，和正負(fù)極的區(qū)分。</p><p>　　電動機的驅(qū)動控制由控

72、制主板完成，控制主板是機器人的控制核心，負(fù)責(zé)信息的接收、處理和執(zhí)行指令的發(fā)出。它主要由單片機、穩(wěn)壓電路、電動機驅(qū)動電路和通信接口組成。機器人TY51-ZB-298主板支持AT89S51/52單片機，主板采用兩組電源供電，一組由P1接口接入3~6V的直流電壓，通過VFM(可變頻率調(diào)制)升壓DC/DC轉(zhuǎn)換電路，輸出穩(wěn)定的５Ｖ電壓值，提供給單片機和外圍電路。另一組通過P2接口接入6~12V直流電壓，為電動機提供電源。兩組電源獨立工</p

73、><p>　　作，互不干擾，既保證了機器人的動力充足，又保證了電子電路的穩(wěn)定工作。</p><p>　　電動機驅(qū)動采用一片L298N電動機驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，組成兩個H橋式驅(qū)動器，脈寬調(diào)制（PWM）工作方式，能驅(qū)動兩個電機。工作電壓最高可達(dá)46V；全部通道連續(xù)電流輸出能力4A；對輸入低電平“0”達(dá)1.5V，有較高的噪聲抑制能力，輸入信號為標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號。</p&

74、gt;<p>　　通過P2接口為電動機提供電源，P5接口與電動機相連接。OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接電動機。IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB與單片機相連，實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。使能端ENA接入高電平，控制電路才能有效工作。電動機的運轉(zhuǎn)通過控制端接入的TTL電平控制；控制端IN1接高電平、IN2接低電平，Q1、Q4導(dǎo)通，Q2、Q3截止。若IN1接低電平、IN2接高電平，則Q2、Q3導(dǎo)通，

75、Q1、Q4截止。當(dāng)ENA接入低電平時，或IN1、IN2接入相同電平時，電動機停止轉(zhuǎn)動。圖3-2所示是電動機驅(qū)動電路，圖3-3是電動機正反轉(zhuǎn)原理圖。</p><p>　　機器人TY51-ZB-298主板還提供了大量的接口，方便用于機器人輸入/輸出信息以及與部件或其他系統(tǒng)進(jìn)行通信。如圖3-4是機器人TY51-ZB-298主板的接口示意圖。其中P17、P18、P19、與P20ISP公用單片機端口，在線編程、下載程序時要

76、將其上連接的硬件去掉，否則軟件會提示找不到器件。</p><p>　　機器人傳感器所輸出的是電平信號，為單片機提供高低不同的電平信號，以提供單片機可以識別信號完成控制。機器人要識別的引線是白色，而地面是深色，顏色反差比較大。光電傳感器通過接收物體表面反射光線的強弱來判斷顏色，由于深色吸收光線能力較強，反射出的光線弱，而白色則反射出的光線強。因此，可以通過調(diào)整光電傳感器的域值很容易地分辨引導(dǎo)線。光電傳感器的接收部分

77、根據(jù)機器人的功能要求，安裝在車體下面的不同位置。安裝時要加黑色的遮光罩，根據(jù)環(huán)境條件盡可能地靠近地面安裝，減少外界光線的干擾，傳感器調(diào)整板應(yīng)安裝在便于調(diào)整的位置，做好絕緣。環(huán)境對光電傳感器有很大的影響。在不同的環(huán)境光下，光電傳感器檢測到地面反射回的光線強弱是不一樣的。當(dāng)改變機器人所處環(huán)境時，首先要對光電傳感器進(jìn)行重新調(diào)整，保證在檢測到黑色時輸出高電平，電平指示燈熄滅；檢測到白色時輸出低電平，電平指示燈點亮。安裝好光電傳感器之后，必須對其

78、進(jìn)行調(diào)試。先關(guān)閉電動機電源，開啟主板電源，把兩組光電傳感器均對在地面（無白色引導(dǎo)線的部分），分別調(diào)整對應(yīng)的電位器，觀察狀態(tài)指示發(fā)光管，調(diào)整到其不發(fā)光的狀態(tài)。兩組都調(diào)好后，再把兩組光電傳感器都對在白色引導(dǎo)線上面，觀察</p><p>　　控制主板接口分配見表3。</p><p>　　表3 控制主板接口分配</p><p>　　如圖3-4為各電氣元件連接情況，前文已經(jīng)

79、詳細(xì)介紹控制主板及主要電氣元件工作原理，在此通過控制主板接口示意圖能更好體現(xiàn)機器人電氣控制的原理。</p><p>　　控制主板的主要功能集中體現(xiàn)在單片機控制芯片上，其穩(wěn)壓功能通過穩(wěn)壓電路完成，工作原理不是很復(fù)雜，在此不再介紹。</p><p>　　4 機器人程序設(shè)計</p><p>　　此項目需要完成機器人尋線傳接動作，根據(jù)項目情況看，機器人需要巡聲啟動，并尋線

80、前行，在接力點停下傳接物品，機器人接到物品后繼續(xù)尋線前行，遇到彎道需控制電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，最后一個機器人到終點停下。從整個運行過程看，控制機器人需要有五部分組成，分別是巡聲啟動、尋線前行、傳接物品、彎道轉(zhuǎn)彎、尋線停止。</p><p>　　機器人功能的強弱主要靠軟件部分的支持，程序的設(shè)計優(yōu)劣決定機器人完成任務(wù)的好壞，因此應(yīng)通過程序設(shè)計及相關(guān)軟件的仿真、調(diào)試來檢驗設(shè)計是否符合要求。此次設(shè)計用匯編語言設(shè)計機器人程序，使用

81、Keil軟件來完成仿真調(diào)試工作，以此來驗證設(shè)計的可行性。</p><p>　　首先認(rèn)識傳感器相對地面位置與機器人運動的關(guān)系。見表4。</p><p>　　設(shè)計算法是編寫程序的依據(jù)，是機器人完成動作的任務(wù)關(guān)鍵，這就要求有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)。本任務(wù)涉及的算法主要體現(xiàn)在電動機驅(qū)動的實現(xiàn)。機器人運動過程中的基本動作有前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、停止等。組裝的機器人控制方式選擇兩側(cè)電動

82、機驅(qū)動，只要改變兩側(cè)電動機的旋轉(zhuǎn)方向，就可實現(xiàn)這些動作。機器人的基本動作和電動機控制的邏輯關(guān)系見表4-1。</p><p>　　依據(jù)關(guān)于電動機驅(qū)動的方案討論，采用脈寬調(diào)整方式實現(xiàn)機器人的基本動作。脈寬調(diào)整的實現(xiàn)，需要解決動作周期和導(dǎo)通/截止的占空比。</p><p>　　程序設(shè)計流程圖見圖4。</p><p><b>　　參考程序：</b>&l

83、t;/p><p>　　======================第一個機器人巡聲啟動====================</p><p>　　======================第二、三機器人接力巡線==================</p><p>　　======================第四個機器人尋線停止==================

84、==</p><p>　　#include(at89s51.inc)</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP START</p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><p>　　START: MOV

85、R3，#00H; 初始化寄存器</p><p>　　MOV R4，#00H;</p><p>　　MOV P0，#0EH; 初始化I/O口（P0口）</p><p>　　MOV P1，#0EH; 初始化P1口</p><p>　　MOV P2，#0EH; 初始化P2口</p><p>　　MOV P3，#0EH;

86、 初始化P3口</p><p>　　JB P1.3，$; 聲控啟動</p><p>　　CLR P0.4; 清除電動機使能端</p><p>　　SETB P0.0; 設(shè)定電動機驅(qū)動口值</p><p>　　SETB P0.2;</p><p>　　SETB P0.4; 設(shè)定電動機使能端</p>

87、<p>　　DELAY400：MOV R2，#45; 延時9秒</p><p>　　DELAY02：MOV R1，#255;</p><p>　　DL10MS-LOOP: MOV R0，#255;</p><p>　　DL1MS-LOOP: NOP</p><p>　　DJNZ R0，DL1MS-LO

88、OP;</p><p>　　DJNZ R1，DL10MS-LOOP;</p><p>　　DJNZ R2，DELAY02;</p><p>　　LOOP：JB P1.4,FORWARD; 后碰撞傳感器有效，轉(zhuǎn)前進(jìn)子程序</p><p>　　JB P2.7，ZH; P2.7接右光電傳感器，右探測-ZH左轉(zhuǎn)</p><

89、p>　　JB P2.6，YZ; P2.6接左光電傳感器，右白左黑-YZ右轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R3，#30; 設(shè)置導(dǎo)通時參數(shù)30，延時30ms</p><p>　　MOV R5，#20; 設(shè)置截止延時參數(shù)20，延時20ms</p><p>　　LCALL FORWARD; 雙側(cè)均白，調(diào)用前進(jìn)子程序</p><p>　　

90、AJMP LOOP; 返回到光電判斷</p><p>　　LOOP1: JB P3.3，STOP; 前碰撞有效停車，傳遞物品</p><p>　　LOOP2: JB P2.6，YZ; P2.6接左光電傳感器，右白左黑-YZ右轉(zhuǎn)</p><p>　　JB P2.7，ZH; P2.7接右光電傳感器，右探測-ZH左轉(zhuǎn)</p>

91、<p>　　MOV R3，#30; 設(shè)置導(dǎo)通時參數(shù)30，延時30ms</p><p>　　MOV R5，#20; 設(shè)置截止延時參數(shù)20，延時20ms</p><p>　　LACALL TZ; 雙側(cè)均黑停車，停車</p><p>　　AJMP LOOP; 返回到光電判斷</p><p>　　ZH:JB P2.6，T

92、Z; 右黑左黑-停止（TZ）</p><p>　　MOV R3，#30; 設(shè)置導(dǎo)通延時參數(shù)30，延時30ms</p><p>　　MOV R5，#20; 設(shè)置截止延時參數(shù)20，延時20ms</p><p>　　LACALL LEFT; 左白右黑，調(diào)用左轉(zhuǎn)子程序</p><p>　　AJMP LOOP;返回到光電判斷</p>

93、;<p>　　YZ:MOV R3，#30; 設(shè)置導(dǎo)通延時參數(shù)30，延時30ms</p><p>　　MOV R5，#20; 設(shè)置截止延時參數(shù)20，延時20ms</p><p>　　LACALL RIGHT; 右白左黑，調(diào)用右轉(zhuǎn)子程序</p><p>　　AJMP LOOP; 返回到光電判斷</p><p>　　F

94、ORWARD:ANL P0，#0; P0端口初始化</p><p>　　ORL P0，#15H; P0口"前進(jìn)"信號導(dǎo)通狀態(tài)</p><p>　　ACALL DELAY; 調(diào)用基本延時程序，實現(xiàn)30ms延時</p><p>　　ANL P0，#0; P0端口"前進(jìn)"信號截止?fàn)顟B(tài)</p><p

95、>　　MOV A,R5; 將截止延時參數(shù)傳遞給R3</p><p><b>　　MOV R3，A;</b></p><p>　　ACALL DELAY; 調(diào)用基本延時程序，實現(xiàn)20ms延時</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY:NOP</p

96、><p>　　MOV R4，#0F9H;</p><p>　　DEL03：NOP</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R4,DEL03;</p><p>　　DJNZ R3,DELAY;</p><p><b>　　RET

97、</b></p><p>　　LEFT:ORG 0040H</p><p>　　ANL P0，#00; 初始化P0口</p><p>　　ORL P0,11H; 設(shè)定右側(cè)車輪正轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R2,16; 延時3s</p><p>　　ACALL DELAY1</p>

98、<p>　　ANL P0，#00H; 右側(cè)車輪停轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R2，#5; 延時1s</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　ORL P0，#12H; 設(shè)定右側(cè)電動機反轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R2，#16;</p><p>　　ACALL DELA

99、Y1</p><p>　　ANL P0，#0H; 車輪停止轉(zhuǎn)動</p><p><b>　　AJMP $</b></p><p>　　RIGHT:ORG 0040H</p><p>　　ANL P0，#00; 初始化P0口</p><p>　　ORL P0,14H; 設(shè)定左側(cè)車輪正轉(zhuǎn)

100、</p><p>　　MOV R2,16; 延時3s</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　ANL P0，#00H; 左側(cè)車輪停轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R2，#5; 延時1s</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　ORL P0

101、，#18H; 設(shè)定左側(cè)電動機反轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV R2，#16;</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　ANL P0，#0H; 車輪停止轉(zhuǎn)動</p><p><b>　　AJMP $</b></p><p>　　DELAY1：MOV R1，#255

102、;</p><p>　　DL10MS-LOOP:MOV R0，#255;</p><p>　　DL1MS-LOOP: NOP</p><p>　　DJNZ R0，DL1MS-LOOP;</p><p>　　DJNZ R1，DL10MS-LOOP;</p><p>　　DJNZ R2，DELAY;</p

103、><p><b>　　RET</b></p><p>　　STOP:ANL P0,#0E0H; 停車</p><p>　　SETB P2.1; 啟動傳遞物品電動機</p><p><b>　　CLR P2.2;</b></p><p>　　LCALL DELAY;

104、延時保證物品傳遞成功</p><p><b>　　CLR P2.2;</b></p><p>　　AJMP $; 程序結(jié)束</p><p>　　TZ:ANL P0，#0E0H;</p><p><b>　　AJMP $</b></p><p><b>　

105、　END</b></p><p>　　5 機器人系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　機器人軟件設(shè)計成功后必須通過開發(fā)工具和軟件的調(diào)試才能驗證機器人是否真正可以實現(xiàn)特定功能，此調(diào)試工作是機器人設(shè)計中必不可少而且非常重要的一個環(huán)節(jié)。在本次設(shè)計中使用keil來進(jìn)行單片機的調(diào)試和模擬仿真。Keil是目前較流行的單片機開發(fā)軟件，它提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿

106、真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)工具，通過一個集成開發(fā)環(huán)節(jié)（u Vision）將這些部分組合在一起。</p><p>　　在調(diào)試程序之后，要通過Easy 51Pro v2.0串行編程器將編好的程序拷貝到單片機。Easy 51Pro v2.0由編程軟件和下載線兩部分組成，編程軟件安裝在計算機上，具有在器件選擇、下載線選擇、通信協(xié)議設(shè)置、載人文件、顯示操作結(jié)果等功能。下載線是連接計算機與單片機的，用于傳送器件的讀、寫、校驗、擦

107、除、加密等信號。</p><p>　　下面通過程序的調(diào)試、仿真結(jié)果來驗證此次設(shè)計的可行性。首先建立好工程后，keil中字體顏色變?yōu)椴噬?，再進(jìn)行工程詳細(xì)設(shè)置后便可進(jìn)行調(diào)試工作。工程設(shè)置參數(shù)見圖5。在進(jìn)行工程設(shè)置時，必須在輸出選項卡中選中“輸出HEX文件”，否則，最終生成的目標(biāo)文件中，不包括用于下載到單片機的HEX目標(biāo)文件。輸出項參數(shù)設(shè)置如圖5-1。</p><p>　　對工程設(shè)置參數(shù)后，還要

108、對創(chuàng)建目標(biāo)文件以拷貝到單片機中。創(chuàng)建目標(biāo)文件包括對文件進(jìn)行編譯、鏈接，在此之后要對工程調(diào)試、仿真模擬并查看各端口的輸出狀態(tài)，以驗證程序的可執(zhí)行性。調(diào)試成功后顯示的信息如圖5-2所示。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過此次設(shè)計，對機器人設(shè)計流程有較清晰的把握，基本掌握了機器人工作原理，和控制理論，再一次熟悉了單片機相關(guān)知識和編程知識。從

109、硬件設(shè)計，電氣設(shè)計以及軟件設(shè)計上看，機器人是綜合機械、電子、電氣和信息技術(shù)為一體的典型機電一體化電器。雖然此次設(shè)計比較簡單，整體上也綜合運用了專業(yè)基礎(chǔ)知識，通過資料整合，設(shè)計出的機器人能夠按要求完成特定比賽。四個機器人都有所不同，其中第一個機器人有聲控傳感器，其它三個機器人沒有設(shè)置，能夠完成第一棒，第二、三兩機器人能夠巡跡前行，并完成接力，第四個機器人能夠巡跡前行并到終點停止。設(shè)計中，應(yīng)用到基本電器元件和一些編程理論，在設(shè)計中都有詳細(xì)介