【正文】 目錄 4 進(jìn)攻程序模塊流程圖 28 編程思路 24 運(yùn)動(dòng)控制模塊 24 程序原理 23 運(yùn)動(dòng)控制程序模塊 16 無線電線通訊接收系統(tǒng) 8 機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件與運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì) 1 機(jī)器人電路硬件選擇 1 機(jī)器人移動(dòng)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(jì) 目錄 3 目 錄 摘要 關(guān)鍵 詞 ：足球機(jī)器人小車 ； 單片機(jī) ； PWM 調(diào)速 ； A/D 數(shù)模轉(zhuǎn)換 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jī)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(jī)群的編隊(duì)控制及與敵方的輔助攻防對(duì)抗等 ， 國(guó)內(nèi)許多高校都開展了機(jī)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(guó)機(jī)器人足球競(jìng)賽 ， 但我國(guó)的中型組足球機(jī)器人比賽所用的平臺(tái)都是從國(guó)外進(jìn)口，所謂的比賽只能稱之為軟件上的對(duì)抗。 中圖分類： TP273 密級(jí)： 無 UDC： 單位代碼： 基于單片機(jī)的足球機(jī)器人小車系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(dòng)化技術(shù) 研究方向 自動(dòng)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(jì) 摘 要 1 摘 要 足球機(jī)器人是人工智能與機(jī)器人領(lǐng)域極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集項(xiàng)目，它涉及機(jī)械、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)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(jì)從最基本的硬件開發(fā)做起，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，設(shè)計(jì)依然采用 MCS51 單片機(jī)作為足球機(jī)器人的微處理器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 7 硬件電路設(shè)計(jì) 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(cè)試 34 找球功能模塊測(cè)試 34 碰撞功能模塊測(cè)試 34 方向判斷功能模塊測(cè)試 足球機(jī)器人小車系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能好壞對(duì)整個(gè)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(dòng)方式在機(jī)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(jī)械及軍用車輛上。 在機(jī)器人足球比賽中，場(chǎng)地為室內(nèi)光滑平整地面，非常適合車輪運(yùn)動(dòng)，因此本設(shè)計(jì)選用車輪式運(yùn)動(dòng)方式。對(duì)于需要靈活機(jī)動(dòng)，精度要求不高，有可擴(kuò)展性及程序可擦寫和簡(jiǎn)單成熟的編程平臺(tái)等要求，單片機(jī)不失為最合適的選擇。紅外線波長(zhǎng)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(zhǎng)選擇在近紅外區(qū)，即 — 1000nm。要實(shí)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(hào)，根據(jù)情況的需要，要進(jìn)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(jī)來確定。如果單獨(dú)執(zhí)行找球程序，讓機(jī)器人跟隨球的方向前進(jìn)，很有可能把球撞入己方球門；如果單獨(dú)執(zhí)行方向判斷程序，機(jī)器人則無法知道當(dāng)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(jìn)攻。而本設(shè)計(jì)這是利用了外形可以自行設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，通過加裝了一個(gè) “ 持球探測(cè)臂 ” 來解決算法上找球程序和進(jìn)攻方向判斷程序的銜接的問題。若該標(biāo)志位無信號(hào)反饋，則說明機(jī)器人沒有控球，執(zhí)行找球程序；若該標(biāo)位有信號(hào)反饋，則說明已經(jīng)控球，則執(zhí)行進(jìn)攻方向判斷及帶球進(jìn)攻程序。 2． 2 機(jī)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(jiǎn)單的要求不高的機(jī)械中運(yùn)用，顯然不合適我們的足球機(jī)器人。其缺點(diǎn)是前后輪不能同時(shí)著地，加速前進(jìn)時(shí)可能出現(xiàn)俯沖。對(duì)每個(gè)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(chǔ)器 (RAM) 8051 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)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(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 時(shí)鐘電路 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容 ?，F(xiàn)在我們對(duì)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(shí)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(hào) RST/Vpd、 ALE/(/PROG) 、 / PSEN 和 (/EA)/Vpp RST/Vpd（ 9 腳）：復(fù)位端。訪問片外存貯器時(shí)， ALE 作低八位地址的鎖存控制信號(hào)。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及硬件電路設(shè)計(jì) 11 /PSEN（ 29腳）：片外程序存貯器讀選通信號(hào)端。該引腳有復(fù)用功能， Vpp 為片內(nèi)程序存貯器編 程時(shí)的編程電壓。負(fù)載能力為 3個(gè) LSTTL 門。另外還有專門的第二功能。 (3)進(jìn)攻方向判斷傳感器 場(chǎng)地貼有按進(jìn)攻黑白灰度漸變的基板帖紙，由兩個(gè)位于車底的灰度傳感器進(jìn)行判斷，當(dāng)左右兩個(gè)傳感器值相等時(shí)，認(rèn)為正對(duì)球門。由于碰撞開關(guān)安裝高度大于球的直徑，不會(huì)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(hào) 。 考慮到這次設(shè)計(jì)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：?jiǎn)?dòng)信 號(hào)輸入端。 START 與 ALE可連接在一起通過程序輸入一個(gè)正脈沖啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng) OE=1 時(shí)，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(fù)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(jī)器人控制電路需要穩(wěn)定可靠的電源， 本 次 設(shè)計(jì)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(dòng)電機(jī)供電。 通過改變不同的三極管導(dǎo)通狀況，可改變電機(jī)兩端電壓，達(dá)到反轉(zhuǎn)目的。 L298可驅(qū)動(dòng) 2個(gè)電機(jī)， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個(gè)電動(dòng) 機(jī)。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?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于 9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。