【文章內容簡介】 的精確度雖然沒有步進電機那樣高，但完全可以滿足本題目的要求。但是直流電機控制起來簡單，它只有兩根線，一根是電源線，一根是接地線。要想控制直流電機的轉度，只要加大加在電源線上的電壓即可，加大電壓的方法是通過調節(jié)脈沖的占空比來實現(xiàn)的。如果要想實現(xiàn)電機的正反轉，那么就用H橋電路，通過H橋電路就可以實現(xiàn)直流電機的正反轉。綜上所述，我選用方案三直流電機作為機器龜?shù)尿寗与姍C。 傳感器的選擇傳感器是能夠感受被測量（如物理量、化學量、生物量），并能按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號（通常為電信號）的器件或裝置。機器人用來讀取各種外部信號的傳感器，以及控制機器人行動的各種開關。好比人的眼睛、耳朵等感覺器官。所以選擇正確的傳感器在設計中就顯得尤為重要。 趨光功能傳感器的選擇由于烏龜喜歡曬太陽，它為了生存下去必須要保證不斷電，為了保證當本身的電量要用完的時候它能夠自動去尋找光源充電，所以在設計中要讓小龜有尋光的功能，那么當小龜尋找到光源之后，還要準確的對準光源進行充電，所以在設計中還要讓小龜有趨光的功能。自然界中有很多信息是通過光輻射傳播的，通過光電器件可獲得這些信息。光敏電阻是一種重要的光電轉換器件，它是基于內光電效應的光電元件，在光照作用下能使物體的電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為內光電效應。當內光電效應發(fā)生時，固體材料吸收的能量使部分價帶電子遷移到導帶，同時在價帶中留下空穴，由于材料中載流子數(shù)量增加，其電導率也增加,使電阻值減小。光敏電阻便是利用這一原理，當有光照時,其電阻值很小減小，沒有光照時電阻阻值很大，而且，光敏電阻靈敏度高、體積小、重量輕、電性能穩(wěn)定、可以交直流兩用，而且制造工藝簡單，價格便宜等，所以在設計中，我選擇了光敏電阻來完成小龜?shù)膶す夤δ堋?避障功能傳感器的選擇避障可以說是各種機器人最基本的功能。因此選擇合適的測障傳感器是非常重要的常用的避障傳感器有以下幾種:方案一：接觸式傳感器—碰撞開關。碰撞開關的特點是電路為常開，碰到障礙物后連通，可以用來檢測機器人是否發(fā)生碰撞。碰撞開關價格便宜，使用簡單，使用范圍廣，對環(huán)境條件沒有什么限制。但是，它也有缺點，它的缺點是必須在發(fā)生碰撞后才能檢測到障礙，這在某些機器人比賽中是相當失分的。并且使用時間較長后容易發(fā)生機械疲勞，無法繼續(xù)正常工作。方案二：探測障礙物使用超聲波傳感器。采用超聲波傳感器，如果傳感器接收到反射的超聲波，則通知單片機前方有障礙物，反之則通知單片機可以向前行駛。經(jīng)實驗，使用超聲波傳感器探測信號時十分容易受到外界環(huán)境的影響，使單片機控制系統(tǒng)接收到許多錯誤的信息。而且超聲波傳感器價格比較昂貴。方案三：使用光敏傳感器，直接根據(jù)光源的信號進行判斷。這需要光敏傳感器能及時反饋可靠的信息，而光敏傳感器擁有很高的靈敏度，為了抗干擾還可以把光敏傳感器預先進行特殊處理，使其只有在光源正射時才能測到信號，這樣就使光敏傳感器的返回信號更加可靠，單片機一旦接到的光敏傳感器返回的信息，便能作出正確的判斷。倘若測不到信號，說明光敏傳感器被障礙物擋住，正前方不能通行,單片機控制電機繞開障礙物行駛。方案四：紅外傳感器。機器人自主避碰運動規(guī)劃只要求對障礙物存在或不存在進行判斷。所以，使用紅外線傳感器就可以滿足要求。這種傳感器的工作原理就是發(fā)射某種射線，遇到障礙物會被反射回來，這時傳感器就認為發(fā)現(xiàn)了障礙物。傳感器由紅外線發(fā)射電路和接受電路組成。單片機通過接收紅外傳感器的信號,判斷出傳感器是否檢測到障礙物,從而做出避障動作。綜合上述并結合實際，在本次設計中避障傳感器我選擇方案四，紅外傳感器。 主控制器的選擇主控制器用來接收傳感器部分傳遞過來的信號，并根據(jù)事前寫入的決策系統(tǒng)（軟件程序），來決定機器人對外部信號的反應，將控制信號發(fā)給執(zhí)行器部分，就好比人的大腦。適合機器人的控制芯片有很多：單片機、DSP、甚至我們計算機上所用的CPU，都可以。但是，在本次設計中我還是選用了我們最熟悉的，價格最便宜的單片機。單片機是整個系統(tǒng)的核心，它作為馮諾依曼體系結構中的運算器、存儲器和控制器的集成，是系統(tǒng)中其它所有輸入輸出信息的控制和處理中心，本設計中采用的單片機是我們學過的C8051系列單片機。 軟件功能的實現(xiàn)當外界的傳感器傳送給單片機后，接下來就需要進行軟件編程了，來對機器龜?shù)母鞣N行為進行控制。在本次設計中，機器龜?shù)目刂葡到y(tǒng)采用匯編語言編程，整個軟件程序主要由主程序、初始化程序、躲避障礙物子程序、尋光子程序、充電子程序和轉彎子程序，還有前進子程序等組成。主程序主要起到導向和決策的功能,決定什么時候該做什么，機器龜?shù)母鞣N功能主要是通過調用具體的子程序模塊來實現(xiàn)的。 電機驅動芯片的選擇在自制機器人的時候，選擇一個合適的驅動電路也是非常重要的。在我的設計中我選擇直流電動機，直流電機最常用的驅動電路是H橋電路，但是考慮如果用硬件來完成H橋電路的搭建非常麻煩，而且所占的空間也大，所以在我的設計中選擇了集成的驅動芯片LM298，這款芯片內部集成了H橋電路，就不用再自己搭配了。給我的設計帶來了很大的方便。3 設計方框圖C8051單 片 機LEDLM298驅動芯片光敏電阻直流電機紅外傳感器電源電路復位電路障礙物光源直線前進向左轉向右轉報警A/D轉換A/D轉換圖31 仿真機器龜硬件設計方框圖4 硬件設計 單片機模塊 電源電路在設計中使用了單片機作為主控制器，它正常工作時為5V供電，且電路工作穩(wěn)態(tài)電流較小，因此對電源要求不高。因此在本次設計中我選用LM7805集成穩(wěn)壓電路，它的輸出電壓為5V。由LM7805集成穩(wěn)壓器組成的5V電壓源主要由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。+5V穩(wěn)壓電源電路如圖41所示。圖41 +5V穩(wěn)壓電源電路 復位電路復位可分為外部復位和看門狗復位，通常復位都選擇外部復位方式，外部復位又叫硬件復位，硬件復位電路的工作原理是，系統(tǒng)正常工作時，所以應為高電平，若按下復位按鈕，則RESET引腳通過100接地為低電平，芯片復位。復位電路圖如圖42所示。圖42 復位電路 趨光功能的設計 光敏電阻傳感器光敏電阻是根據(jù)半導體的光電導效應制成的。它所用的材料主要有：硒、硫化鎘、硫化鋁、硫化鉍、硒化鎘、硒化鋅、砷化鎵、硅等。其中對可見光敏感的硫化鎘光敏電阻是最有代表性的一種。光敏電阻在使用時，可以加直流偏壓，也可以加交流偏壓，它的電流隨電壓呈線性變化。光敏電阻在無光照時，其暗阻值一般大于1500 kΩ，在