单片机机器人触觉导航.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse肃目录螄一、设计题目和要求…………………………………………………..2螀二、系统总体方案框图及分析说明…………………………………..2袇三、系统具体设计……………………………………………………..、硬件设计…………………………………………………...、单片机的选取………………………………………、机器人的组装………………………………………、软件设计…………………………………………………...、机器人伺服电机控制信号…………………………、胡须传感器的原理…………………………………、编程使机器人基于胡须导航………………………7芁四、课程设计总结与心得体会………………………………………..12蕿五、参考资料…………………………………………………………..12蚅薄莁羀莇莃蒁肇袅肂一、设计题目和要求:薀设计一个带有触觉的机器人,从而使机器人在行走过程中可以通过触觉导航。给机器人增加触觉传感器,其实就是使用C51接口来获取触觉信息。每一个自动化系统,都是通过传感器获取外界信息的,通过接口传入计算机或者单片机,然后由计算机或者单片机根据反馈信息进行计算和决策,生成控制命令,然后通过输出接口去控制系统相应的执行机构,完成任务。一样地,本设计通过在机器人前端安装一个类似胡须的触觉开关,C51捕捉胡须信号,判断障碍物,然后进行决策,发出控制命令,绕过障碍物,继续行走,最终的结果就是通过触觉给机器人自动导航。蒈二、系统总体方案框图及分析说明薇机器人前进,在前进过程中,如果碰到右障碍,机器人会先后退,再左转90°;如果碰到左障碍,机器人会先后退,再右转90°;如果两根胡须都碰到障碍,机器人会先后退,再左转180°。膅蚀衿三、系统具体设计羅(1),硬件设计袄1、单片机的选取蚀本设计使用的是AT89S52,AT89S52是一种高性能,低功耗的8位单片机,内含8K字节ISP可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术制造,兼容标准MCS51指令系统及其引脚结构。在实际工程应用中,功能强大的AT89S52已成为许多高性价比的嵌入式控制应用系统的解决方案。AT89S52不需要仿真机和编程机,只需要运用ISP电缆就可以对单片机的Flash反复擦写,因此使用方便,而且配置灵活,可拓展性强。芀2、机器人的组装螇A、为了方便单片机与电源、ISP下载电缆、串口线、以及各种传感器和电机的连接,因此需要制作一个电路板,并将单片机插在该电路板上。蚃B、安装机器人的两个伺服电机,即行走的两个轮子。将两个伺服电机的控制线连接到C51单片机的两个控制接口上,电机原理图如图所示,保证P1_0引脚的控制输出用来控制右边的伺服电机,P1_1引脚的控制输出用来控制左边的伺服电机。螀蚁膄伺服电机与电路板底板的连线原理图螆C、安装胡须。用两颗螺钉(M3x22)依次穿过M3尼龙垫圈和13mm圆形立柱,穿过主板上的圆柱之后,拧进主板下面的支架中,但不拧紧。然后把胡须金属丝的其中一个勾在尼龙垫圈之上,另一个勾在尼龙垫圈之下,调整位置使它们横向交叉但不接触。搭建胡须电路图如图:袀螈袆(2),软件设计蒅1、,,低电平持续20ms,然后不断重复地控制脉冲序列,该脉冲序列发给经过零点标定后的伺服电机,伺服电机不会旋转。(如果电机旋转,说明需要标定)膀可知,控制电机运转速度的是高电平持续的时间,,电机顺时针全速旋转,,电机逆时针全速旋转。肀2、胡须传感器的原理螈由胡须电路示意图可知,右边胡须状态输入是通过P1口的第4个脚完成的,左边胡须状态输入是通过P2口的第3个脚完成的。且每根胡须都是一个机械式的常接地的开关(胡须接地是因为板外围的镀金孔都连接到GND)。连接到胡须的I/O管脚的电压是5V,当胡须被触动时,I/O短接到地,所以I/O管脚电压变为0V。肅艿膇3、编程使机器人基于胡须导航芆机器人向前走的过程中,碰到障碍物,机器人用它的一根或者两根胡须探测障碍物,一旦胡须探测到障碍物,就调用导航子函数使机器人倒退或旋转,然后再重新向前行走,直到遇到另一个障碍物。袄下面的程序就是实现这一功能的艿#include<>薈#include<>羈intP1_4state(void)薃{蚃return(P1&0x10)?1:0;罿}莆