【正文】 目錄 4 進攻程序模塊流程圖 28 編程思路 24 運動控制模塊 24 程序原理 23 運動控制程序模塊 16 無線電線通訊接收系統(tǒng) 8 機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7 動力驅(qū)動部件與運動方式設(shè)計 1 機器人電路硬件選擇 1 機器人移動方式的選擇 vehicle of munication, using a BIM418 (433)F wireless transceiver modules, the robot soccer team as a whole with more understanding. Clanguage software used to prepare for the future of the trolley system to lay a foundation for improving the increase. Keyword: Robot Soccer car, SCM, PWM speed control, A / D DAC 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 目錄 3 目 錄 摘要 關(guān)鍵 詞 ：足球機器人小車 ； 單片機 ； PWM 調(diào)速 ； A/D 數(shù)模轉(zhuǎn)換 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 Abstract 2 Abstract Soccer robots and artificial intelligence robot is a very challenging field of high technologyintensive projects, involving machinery, puter, automation, electronics, sensors, image processing, wireless works, and other hightech. At the same time artificial intelligence technology is a good breakthrough. Robot soccer, the game appears, in fact, display a national information and automation technology39。足球機器人系統(tǒng)在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，比如，高校和科研院所 的教學(xué)和科研；無人駕駛飛機群的編隊控制及與敵方的輔助攻防對抗等 ， 國內(nèi)許多高校都開展了機器人足球的研究 ， 并自 1999年起分別在哈 爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交大等高校成功地舉行了數(shù)次全國機器人足球競賽 ， 但我國的中型組足球機器人比賽所用的平臺都是從國外進口，所謂的比賽只能稱之為軟件上的對抗。 中圖分類： TP273 密級： 無 UDC： 單位代碼： 基于單片機的足球機器人小車系統(tǒng)設(shè)計 Car System Design of Soccer Robot Based on SCM 焦作大學(xué) 姓 名 李小朋 學(xué) 制 3 年 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 研究方向 自動化技術(shù) 導(dǎo) 師 趙路民 職 稱 工程師 論文提交日期 論文答辯日期 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 摘 要 1 摘 要 足球機器人是人工智能與機器人領(lǐng)域極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集項目，它涉及機械、計算機、自動化、電子、傳感器信息、圖象處理、無線網(wǎng)絡(luò)等高技術(shù)。 本次設(shè)計從最基本的硬件開發(fā)做起，在原有的基礎(chǔ)上進行了一系列的改進，設(shè)計依然采用 MCS51 單片機作為足球機器人的微處理器，它結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，引腳數(shù)量多。s overall strength. Soccer Robot system in many areas have a wide application, for example, universities and research institutes of teaching and scientific research, unmanned aircraft and the control group and the formation of supporting the enemy offensive and defensive bat, many domestic colleges and universities have developed machines Aside soccer studies, and since 1999, in Harbin Institute of Technology, Shanghai Jiaotong University and other colleges and universities successfully held a number of National Robot Soccer Competition, but our group of mediumsized robot soccer petition using the platform are imported from abroad, Competition can only be referred to as the socalled software on the confrontation. The basic design of the hardware development from the start, in the original on the basis of a series of improvements, the design still used as a SCM MCS51 soccer robot39。 1 Abstract 2 1 足球機器人的總體設(shè)計 7 硬件電路設(shè)計 8 主控部分硬件電路 [3] 9 傳感器部分硬件電路 23 A/D 轉(zhuǎn)換器的讀寫控制模塊 [8] 24 找球程序模塊 29 用 C語言編寫的程序代碼 34 功能測試 34 找球功能模塊測試 34 碰撞功能模塊測試 34 方向判斷功能模塊測試 足球機器人小車系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能好壞對整個起著至關(guān)重要的作用。采取了 雙層 PCB 板結(jié)構(gòu)，各 部件 通過 屏障 電纜連接，金屬框架結(jié)構(gòu)。正因如此，步行移動方式在機構(gòu)和控制上是最復(fù)雜的，技術(shù)上也還不成熟，不適于在要求靈活和可靠性高的比賽中。因此，履帶式廣泛用在各類建筑機械及軍用車輛上。 在機器人足球比賽中，場地為室內(nèi)光滑平整地面，非常適合車輪運動，因此本設(shè)計選用車輪式運動方式。對于需要靈活機動，精度要求不高，有可擴展性及程序可擦寫和簡單成熟的編程平臺等要求，單片機不失為最合適的選擇。紅外線波長介于可見光和無線電波之間，大約 — 1000nm，而光電傳感器其所用到的波長選擇在近紅外區(qū)，即 — 1000nm。要實現(xiàn)這一功能，則要用到紅外光電反射式傳感器。 紅外元件所接收的信號，根據(jù)情況的需要，要進行模擬 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，因此需要 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ， A/D 轉(zhuǎn)換的選擇要根據(jù)所選用的單片機來確定。如果單獨執(zhí)行找球程序，讓機器人跟隨球的方向前進，很有可能把球撞入己方球門；如果單獨執(zhí)行方向判斷程序，機器人則無法知道當前球的位置，有可能在沒有控球的情況下沖向?qū)Ψ角蜷T而造成無效的進攻。而本設(shè)計這是利用了外形可以自行設(shè)計的優(yōu)勢，通過加裝了一個 “ 持球探測臂 ” 來解決算法上找球程序和進攻方向判斷程序的銜接的問題。若該標志位無信號反饋，則說明機器人沒有控球，執(zhí)行找球程序；若該標位有信號反饋，則說明已經(jīng)控球，則執(zhí)行進攻方向判斷及帶球進攻程序。 2． 2 機器人的車輪配置和操舵方式 常用的車輪配置有多種：二輪配置、三輪配置、四輪配置等幾種 二輪配置通常是在自行車等些簡單的要求不高的機械中運用，顯然不合適我們的足球機器人。其缺點是前后輪不能同時著地，加速前進時可能出現(xiàn)俯沖。對每個部分的器件選用，主要功能以及各部分所組合成的總體系統(tǒng)作了分析介紹。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 8051 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 時鐘電路 8051 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容 。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說 明 [4]： (1)主電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）：主電源接＋ 5V Vss（ 20 腳）：接地 (2)時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體振蕩器的一端。 (3)控制信號 RST/Vpd、 ALE/(/PROG) 、 / PSEN 和 (/EA)/Vpp RST/Vpd（ 9 腳）：復(fù)位端。訪問片外存貯器時， ALE 作低八位地址的鎖存控制信號。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 動力驅(qū)動及硬件電路設(shè)計 11 /PSEN（ 29腳）：片外程序存貯器讀選通信號端。該引腳有復(fù)用功能， Vpp 為片內(nèi)程序存貯器編 程時的編程電壓。負載能力為 3個 LSTTL 門。另外還有專門的第二功能。 (3)進攻方向判斷傳感器 場地貼有按進攻黑白灰度漸變的基板帖紙，由兩個位于車底的灰度傳感器進行判斷，當左右兩個傳感器值相等時，認為正對球門。由于碰撞開關(guān)安裝高度大于球的直徑，不會造成球碰到碰撞開關(guān)而造 成誤操作。從而來處理模擬信號 。 考慮到這次設(shè)計中的模數(shù)轉(zhuǎn)換更需要是速度的要求，我選擇了逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 START：啟動信 號輸入端。 START 與 ALE可連接在一起通過程序輸入一個正脈沖啟動 A/D轉(zhuǎn)換。當 OE=1 時，打開三態(tài)門，數(shù)據(jù)線被解鎖，把內(nèi)部轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送往總線上。 V（ ）：負參考電壓輸入端， VREF（ ）接地（ GND）。 封裝模型如圖 210所示 [5]： 圖 2— 10 穩(wěn)壓芯片 L7805 Figure 210 regulator chip L7805 (2)電源選擇 雖然微處理器和微控制器不需要支持電路，功耗也很低，但必須要加 以考慮。 考慮到機器人控制電路需要穩(wěn)定可靠的電源， 本 次 設(shè)計才用 了 雙電池供電模式，四節(jié) 堿性電池用于控制芯片供電， 二 節(jié) 9V 電池用于驅(qū)動電機供電。 通過改變不同的三極管導(dǎo)通狀況，可改變電機兩端電壓，達到反轉(zhuǎn)目的。 L298可驅(qū)動 2個電機， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個電動 機。在 6— 46V 的電壓下，可以提供 2A 的額定電流。 9V 電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于 9V，而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。