【正文】 ENTRY, /* SPI */ DUMMY_ENTRY, /* PAIE */ DUMMY_ENTRY, /* PAO */ DUMMY_ENTRY, /* TOF */ DUMMY_ENTRY, /* TOC5 */ DUMMY_ENTRY, /* TOC4 */ DUMMY_ENTRY, /* TOC3 */ DUMMY_ENTRY, /* TOC2 */ DUMMY_ENTRY, /* TOC1 */ DUMMY_ENTRY, /* TIC3 */ DUMMY_ENTRY, /* TIC2 */ 18 DUMMY_ENTRY, /* TIC1 */ DUMMY_ENTRY, /* RTI */ DUMMY_ENTRY, /* IRQ */ DUMMY_ENTRY, /* XIRQ */ DUMMY_ENTRY, /* SWI */ DUMMY_ENTRY, /* ILLOP */ DUMMY_ENTRY, /* COP */ DUMMY_ENTRY, /* CLM */ DUMMY_ENTRY, /* TIC1 */ DUMMY_ENTRY, /* RTI */ DUMMY_ENTRY, /* IRQ */ DUMMY_ENTRY, /* XIRQ */ DUMMY_ENTRY, /* SWI */ _start /* RESET */ }。 紅外傳感器是能力風(fēng)暴機(jī)器人的眼睛，他能夠和人眼一樣，在看見前方的障礙物后，通知“大腦”然后避開。 UcOS II 有很高的可裁剪性，對于 68HC11 單片機(jī)有限的資源和有限的 ROM 來說比較合適。//將 PD PD5 設(shè)置為高電平 } 做仿真的目的就是要在實物編程之前了解機(jī)器人底層的運(yùn)行 機(jī)理和實現(xiàn)的控制方法。這種方式實現(xiàn)的按鍵輸入接口，可做 為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和一些簡單的系統(tǒng)中可以采用，但在多數(shù)的設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計中，這種按鍵輸入軟件的實現(xiàn)方法有很大的缺陷和不足。紅外接收管有專門的芯片，可以將接收到的紅外強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入單片機(jī)檢測 ；設(shè)計了 機(jī)器人動作驅(qū)動模塊 ，即電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計；完成了 基于狀態(tài)機(jī)的按鍵檢測軟件設(shè)計 。 25 按鍵檢測 軟件設(shè)計 在 仿真中我們使用了一個按鍵用來控制仿真程序的運(yùn)行 ， 一個按鍵通過上拉電阻接到 PA7上。//延時 PORTD=PORTDamp。這就是智能機(jī)器人的循跡功能。例：當(dāng)按下碰撞傳感器的 “ 右前 ” 時， PE3 口電平被傳感器拉低，單片機(jī)檢測到這個電平變化既認(rèn)為機(jī)器人右前方碰撞傳感器動作，然后控制電機(jī)，首先左右電機(jī)同時減速，機(jī)器人剎車，然后右輪開始加速，左輪不加速，那么右輪轉(zhuǎn) 速高于左輪，機(jī)器人開始左轉(zhuǎn)。 ICC11 集成開發(fā)環(huán)境是 ICC 公司面向摩托羅拉 68HC 系列單片機(jī)推出的一款集成開發(fā)環(huán)境，可以對68HC05 到 68HC11 全系列單片機(jī)進(jìn)行代碼的編寫、編譯、連接、生成燒寫用的 s19 文件。因此在 Proteus 仿真里使用了模擬紅外傳感器的折衷辦法， 即 ：使用光耦來模擬紅外傳感器，使用按鈕來改變光耦接收信號的值來模擬紅外傳感器檢測到障礙物的電平信號變化，從而模擬出了紅外傳感器的工作模式。這種工作方式也是要先有應(yīng)用 程序在 ROM 中才行 ， 只能等到對 68HC11 應(yīng)用嫻熟時才能用得巧妙。其中，各部分電路和程序均需重新從底層設(shè)計。該單片機(jī)還有內(nèi)部復(fù)位，內(nèi)部復(fù)位時該引腳自動變?yōu)榈碗娖讲⒈３?4個時鐘周期后變?yōu)楦唠娖?。能力風(fēng)暴裝上 1 個或幾個人體熱釋片傳感器后，你可以讓他一看見你，就向你迎過來，讓他跟著你走。它的變化范圍是 0～ 255。紅外發(fā)射管的頭部象一個發(fā)光二極管，它是兩針的；紅外接收器的頭部是個集成塊，它是三針的。必須有避障模塊來使機(jī)器人能夠自主運(yùn)行，不能避障的機(jī)器人就不能行動自如，更不用說完成其他的功能，所以，避障模塊對機(jī)器人來說是非常重要的，根據(jù)本設(shè)計要求，可設(shè)計如下兩種方案來完成避障功能。電壓絕對值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，反之越小。充分分析該控制系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)智能小車的自動 避障 控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢 —— 控制簡單、方便、快捷。又由于它是多種高科技的融合，使用人員的綜合能力也不容置疑地得以提高 這對于我們而言，正是培養(yǎng)創(chuàng)造力、合作能力、進(jìn)取精神的絕好機(jī)會。 關(guān)鍵詞： 智能 機(jī) 器人 ； Proteus 仿真 ； 68HC11 II Abstract This design uses the Motorola 68HC11 MCU production, the hardware design and Simulation of the physical verification of the robot. This design mainly pletes the design of simulation design and practical control system for autonomous operation, ability storm robot to avoid obstacles, intelligent follows. And the hardware design of the system is 68HC11microcontroller on the Proteus platform, pleted the design of storage between the munication module and 68HC11, the sensor simulation driver, to achieve the whole process control, simulation, intelligent obstacle avoidance with features such as plete。能力風(fēng)暴個人機(jī)器人配有 5種十幾個傳感器，另外還可以根據(jù)需要擴(kuò)展其他傳感器，對環(huán)境的感知能力很強(qiáng)。可以選用的控制器有很多，據(jù)此，擬定了以下兩種控制方案并 進(jìn)行了綜合的比較論證，具體如下： 方案一： 選用一片 CPLD 作為系統(tǒng)的核心部件，來實現(xiàn)控制與處理的功能。 控制單元有時序發(fā)生器 、 控制存儲器 和隨機(jī)控制邏輯組成 ， 能為執(zhí)行單元提供所有的控制 。 H橋驅(qū)動有專門的驅(qū)動芯片，常用的有 L298， L293 等。然后經(jīng)過控制器來完成相應(yīng)的動作， 它在機(jī)器人中占有很重要的地位，通過碰撞傳感器來感知周圍的環(huán)境。 光敏傳感器 能力風(fēng)暴 個人機(jī)器人上有 2 只光敏傳感器，它可以檢測到光線的強(qiáng)弱。反射器 (即碼盤 )是黑白相間的鋁合金制成的圓片， 66等分。 由于程序代碼量也不是很大 ，為了合理完成對系統(tǒng)的控制， 我們選擇 68HC11A1 作為主控芯片 來完成對系統(tǒng)的設(shè)計 。該中斷引腳是可軟件屏蔽的。 單片機(jī)提供給外界數(shù)據(jù)總線和地址總線 ， 允許用戶在 64K空間上擴(kuò)展 RAM和 EPROM,，擴(kuò)展 I/ O。但是 做為傳感器，紅外探頭為了減少環(huán)境中可 見光和其他波長光線干擾，通常要加載波調(diào)制成38Khz 的調(diào)制波，然后再檢測。 16 機(jī)器人動作驅(qū)動模塊 機(jī)器人使用的各種傳感器是機(jī)器人的感覺器官，下面研究機(jī)器人的執(zhí)行器官。 單片機(jī)檢測 PE口的規(guī)則是：若檢測到二進(jìn)制數(shù)為 0010，則 說明 左 前 方 發(fā)生碰撞 。這就完成了一次紅外 避 障過程。一個折衷的辦法是讓單片機(jī)以一定的頻率查詢各個外設(shè)的端口，并將查詢結(jié)果不斷的更新到相應(yīng)的全局變量中，然后在主函數(shù)里不斷掃面這些全局變量的值，根據(jù)變量的值的變化控制外設(shè)的動作，這樣可以做到相對實時性比較好，而且編程較為簡單。在能力風(fēng)暴實物中，對原有仿真程序的改動為：將中斷程序去掉，改由主程序中 while(1)永遠(yuǎn)循環(huán)來查詢傳感器狀態(tài)。由于按鍵的檢測過程需要進(jìn)行消抖處理，因此取狀態(tài)機(jī)的時間序列的周期約為 10ms。 0 為按鍵的初始狀態(tài)，這個狀態(tài)我們稱為狀態(tài) 1。即可采樣得到碰撞傳感器的狀態(tài)。 根據(jù)電機(jī)的硬件電路連接， PD 3控制左電機(jī)的方向， PD 5控制右電機(jī)的方向，由前面分析得知， PD 5分別輸出 0101 時機(jī)器人直行。 避障 系統(tǒng) 控制流程圖如下 ： 子 程 序 開 始碰 撞 物 在 左 前 方 ？碰 撞 傳 感 器數(shù) 值碰 撞 物 在 右 前 方 ？碰 撞 物 在 左 后 方 ?前 進(jìn) 并 左 轉(zhuǎn) ， 發(fā) 音發(fā) 音 并 右 轉(zhuǎn)發(fā) 音 并 左 轉(zhuǎn)發(fā) 音 前 進(jìn) 并 右 轉(zhuǎn)子 程 序 開 始障 礙 物 在 前 面紅 外 傳 感 器檢 測 值障 礙 物 在 左 前 方障 礙 物 在 右 前 面前 進(jìn)發(fā) 音 并 轉(zhuǎn) 身發(fā) 音 并 右 轉(zhuǎn)發(fā) 音 并 左 轉(zhuǎn)延 時 一 個 采 樣 周 期延 時 一 個 采 樣 周 期YNNYYNYYYNNN 圖 避障流程圖 循跡與智能跟隨流程圖 機(jī)器人智能跟隨在機(jī)器人應(yīng)用中占有很重要的地位，可以通過這個功能讓機(jī)器人跟人行走，為了提高機(jī)器人的智能性，就要求機(jī)器人全自主的對移動的主人進(jìn)行準(zhǔn)確的跟隨，機(jī)器人的智能跟隨是通過紅外傳感器實現(xiàn)的，程序開始后，在機(jī)器人前面放一移動的物體或者人站在機(jī)器人前面。 若檢測到二進(jìn)制數(shù)為 1000，則 說明左 后 方 發(fā)生碰撞 。主動輪不僅承擔(dān)了機(jī)器人的動力，充當(dāng) “ 發(fā)動機(jī) ” 的角色，而且也完成轉(zhuǎn)向動作。紅外接收管有專門的芯片，可以將接收到的紅外強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入單片機(jī)檢測。這種方式的缺點(diǎn)是擴(kuò)展地址和數(shù)據(jù)總線占用了兩個 8位的 I/ O 端口 ， 而另外擴(kuò)展出兩個 8 位并行口并不困難。該引腳的機(jī)制是在 CPU 復(fù)位時系統(tǒng)自動將 CCR 寄存器中的 X位置位，此時所有中斷被屏蔽，而此后不能通過軟件設(shè)置來屏蔽這 個中斷，既這 CCR中這個 X位不能置位。跟隨的原理和避障一樣，當(dāng)其檢測到有移動的物體時，會跟隨上去，沒有檢測到時，會一直停在原地。因此 360 度共產(chǎn)生 33 個脈沖，每個脈沖的分辨率約為 度，輪子直徑為 65mm，則周長方面的分辨率約為 。能力風(fēng)暴個人機(jī)器人所用的光敏電阻的阻值在很暗的環(huán)境下為幾百Ｋ Ω ，室內(nèi)照度下幾Ｋ Ω ，陽光或強(qiáng)光下幾十 Ω 。 在機(jī)器人碰到障礙物時相應(yīng)方向的行程開關(guān)接觸，從而產(chǎn)生電平變化信號，由單片機(jī)掃描檢測到以后判定該方向發(fā)生碰撞，然后控制執(zhí)行模塊使機(jī)器人轉(zhuǎn)向從而避開障礙物。 圖 是一個 L298 驅(qū)動雙電機(jī)的電路 。 MC68HC11 系列采用模塊化設(shè)計 ， 各種不同型號的單片機(jī)可 由 不同的模塊組成 ， MC68HC11A1 是其中的代表產(chǎn)品 ， 它速度快、功能強(qiáng)、功耗低、可靠性高、價格低 。但 CPLD 在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢。 能力風(fēng)暴 智能 機(jī)器人作為革命性的能力培養(yǎng)平臺，用于培養(yǎng)個人動手能力、創(chuàng)造能力、綜合能力、合作能力和進(jìn)取精神。首先完成了能力風(fēng)暴智能 機(jī)器人 的 自主運(yùn)行、躲避障礙、智能 跟隨 的 仿真設(shè)計和實際 控制系統(tǒng) 設(shè)計 。 基于以上三點(diǎn)可知，能力風(fēng)暴軟 硬件開放性 很大。為此，我們不采用該種方 案， 控制器 穩(wěn)壓與低壓復(fù)位系統(tǒng) 擴(kuò)展部分 檢測模塊 驅(qū)動模塊 4 進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。我們需要控制電機(jī)的因子有：電機(jī)的正轉(zhuǎn) 、反轉(zhuǎn)以及電機(jī)的調(diào)速，并且兩個電機(jī)是獨(dú)立驅(qū)動的。由于 PWM 控制信號的頻率可能比較高，因此這八個二極管一定要選擇快速恢復(fù)二極管，最好選用電流 1A 以上的肖特基二極管，這有利于電路的穩(wěn)定運(yùn)行 。用戶可以通過調(diào)節(jié) IRLEFT和 IRRIGHT兩個電位器來調(diào)節(jié)左右兩個紅外的檢測距離。光暗時，光敏電阻上的電壓接近 5V，光強(qiáng)時，接近 0V，模數(shù)轉(zhuǎn)換為 8位數(shù)字量后的范圍為 0255。紅外光射在黑色輻條上時沒有反射信號，因為紅外光大部分已經(jīng)被黑色輻條 吸收；當(dāng)紅外光射在白色輻條上時有反射信號，因為紅外光在白輻條上反射強(qiáng)烈。單片機(jī)內(nèi)部共有兩組電源，VDD 和 VSS 是給單片機(jī)內(nèi)部數(shù)字電路供電， AVDD和 AVSS 是給內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換電路供電，兩部分電源可以單獨(dú)去耦，這樣可以減少模擬電路對數(shù)字電路的影響，保證了 MCU 核心 MC68HC11 穩(wěn)壓與低壓復(fù)位系 統(tǒng) 2 只光電編碼器 2 只紅外傳感器 LCD 喇叭驅(qū)動 電機(jī)驅(qū)動 4 只碰撞傳感器 1 只麥克風(fēng) 2 只光敏傳感器 ASBUS 總線 串口通訊 12 的穩(wěn)定性同時提高了 A/D轉(zhuǎn)換的抗噪聲能力。 Vrh 和 Vrl 引腳的處理 ， 這兩個引腳分別為單片機(jī)內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換的參考電壓和模擬地，這里 Vrh 接 VDD， Vrl 接地?？梢韵胂?， 裝入的程序不同 ， 單片機(jī)能實現(xiàn)很多不同的功能。 紅外傳感器 的仿真電路 圖如 圖 所示 。 Proteus 仿真的總電路圖如 圖 所示 ,該電路綜合了單片機(jī)最小系統(tǒng)、 避 障行程開關(guān)電路、紅外傳感器電路、電機(jī)驅(qū)動電路、按鍵、蜂鳴器、 LED 指示燈、串口模塊。 碰撞檢測避障是接觸后才能開始實 現(xiàn)避障，如果沒有接觸則不能起作用，這是碰撞檢測避障的不利的方面。 地面檢測傳感器可以探測到地面各個位置的不同顏色和不同亮度，它由一個發(fā)光管和一個光敏電阻組成。(~(bit(2)|bit(3)|bit(4)|bit(5)))。 該系統(tǒng)工作