【正文】 人設(shè)計中的應(yīng)用智能機(jī)器人簡介該智能機(jī)器人控制系統(tǒng)采用兩片AT89C51[2]控制, 一片單片機(jī)MCU1 用于整個系統(tǒng)的控制, 另一片單片機(jī)MCU2 用于驅(qū)動液晶屏LCM1602 工作, 它們之間通過I/O 口通訊, 以實現(xiàn)兩片單片機(jī)共同工作的相互協(xié)調(diào)控制。系統(tǒng)框圖如圖3 所示。圖3機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計中, MCU1 、 分別接觸覺傳感器, , 口控制繼電器驅(qū)動電路, 口接地面探測傳感器, 接步伐校正光耦器, 接ISD25120 語音芯片。 實現(xiàn)功能：機(jī)器人在移動過程中, 會發(fā)出語音提示: “目標(biāo)搜索中”, 同時液晶顯示: “Target is in searching”。 前進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)目標(biāo), 語音提示: “發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”。 液晶顯示: “Find object”, 機(jī)器人自動向該目標(biāo)轉(zhuǎn)向。 對準(zhǔn)目標(biāo)后, 語音提示: “鎖定目標(biāo)”, 液晶顯示:“Lock it”, 同時機(jī)器人向目標(biāo)繼續(xù)前進(jìn)。 如機(jī)器人撞上目標(biāo), 語音提示: “前方有障礙物”, 液晶顯示: “Obstacles impending”, 機(jī)器人根據(jù)觸角碰撞的先后順序, 向該相反的方向轉(zhuǎn)角約100度, 繼續(xù)前進(jìn)。 當(dāng)前方地面出現(xiàn)斷層, 語音提示: “危險, 前方地面有斷層”, 液晶顯示: “Warning, fault ahead”, 同時機(jī)器人會向后退幾步, 轉(zhuǎn)向后繼續(xù)前進(jìn)。 如果機(jī)器人在轉(zhuǎn)向過程中, 步伐錯亂, 便會自動執(zhí)行步伐調(diào)整程序, 以校正步伐。系統(tǒng)設(shè)計 驅(qū)動電路：要想讓機(jī)器人有穩(wěn)定行走能力, 需要選擇穩(wěn)定的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。本設(shè)計利用三極管放大作用對單片機(jī)I/O 口電流進(jìn)行放大, 驅(qū)動繼電器控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動。且不會對輸入電流有任何影響, 完全可以給電動機(jī)提供大電流, 保證電路工作穩(wěn)定。電動機(jī)驅(qū)動電路采用兩個NPN 管對單片機(jī)AT89C51 的I/O 口輸出電流信號放大, 利用電阻R1R20 作為三極管基極進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)單片機(jī)I/陳宇: 講師碩士O口有信號輸出時, 該電流經(jīng)電阻后送入第一級三極管基極, 使第一級三極管導(dǎo)通, 導(dǎo)通電流經(jīng)電阻送入第二個三極管基極, 進(jìn)一步放大電流, 以達(dá)到繼電器驅(qū)動電流。根據(jù)計算, 送入繼電器的電流是經(jīng)過兩極放大電路放大了約β2 倍, 9014 在此做開關(guān)作用。經(jīng)過兩級放大后驅(qū)動繼電器。如圖4所示。圖4電機(jī)驅(qū)動電路原理圖每個繼電器相當(dāng)于一個單刀雙擲開關(guān), 由此, 兩個單刀雙擲開關(guān), 組成電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路, 實現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)、后退動作。 視覺電路：在此設(shè)計中, 我們僅要求機(jī)器人發(fā)現(xiàn)并跟蹤目標(biāo), 不需要識別目標(biāo)。因此采用最常用的紅外線反射傳感器來作為機(jī)器人的視覺功能, 檢測機(jī)器人前方是否有目標(biāo)。該功能的實現(xiàn)采用的是兩個型號為TX05D 的紅外線反射傳感器。TX05D 常用的紅外反射式接近開關(guān), 它內(nèi)部有一紅外線發(fā)射管和一紅外線接收管。發(fā)射管發(fā)出紅外線, 如果其正前方?jīng)]有物體, 那么接收管接收不到紅外線反饋信號。當(dāng)前方出現(xiàn)物體時, 紅外線信號經(jīng)過物體被反射了回來, 這時接收管接收到信號, 向單片機(jī)發(fā)出高電平信號, 以告知單片機(jī)其前方出現(xiàn)障礙物。兩個紅外線傳感器安裝在機(jī)器人前方的兩側(cè), 在機(jī)器人工作時, 兩個傳感器始終向外發(fā)射紅外線探測信號, 當(dāng)其中一個傳感器接收到反饋信號時, 便向單片機(jī)發(fā)出高電平信號, 告知單片機(jī)該方向發(fā)現(xiàn)目標(biāo), 單片機(jī)經(jīng)過判斷后, 控制電動機(jī)向該方向轉(zhuǎn)向, 以實現(xiàn)跟蹤功能。當(dāng)兩個傳感器都感應(yīng)到目標(biāo)時, 機(jī)器人便向著目標(biāo)直著前進(jìn), 直到撞上目標(biāo)。 步伐調(diào)整電路：當(dāng)機(jī)器人在前進(jìn)過程中, 如果電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致或者在轉(zhuǎn)向過程中打亂了步伐, 這時便會啟動步伐調(diào)整功能, 該功能是利用兩個光耦來完成的。在機(jī)器人腿部, 裝有兩片通過光耦的擋片, 當(dāng)機(jī)器人正常行走時, 擋片會交替的打開和關(guān)閉光耦。如果兩個光耦的狀態(tài)始終不相同。那么就說明該機(jī)器人步伐正常。當(dāng)光耦狀態(tài)出現(xiàn)相同時, 說明機(jī)器人步伐錯亂, 需要校正步伐。這時便會隨機(jī)停下一條“腿”, 等另一條“腿”走在合適位置, 即光耦狀態(tài)相反時, 再作出同步前進(jìn)。電路如圖5 所示。圖5步伐校正電路原理圖 顯示電路：本功能主要實現(xiàn)了人機(jī)交互的視覺平臺。本設(shè)計采用LCM1602 液晶顯示模塊, 該模塊是最常用的英文顯示模塊, 它內(nèi)部含有英文字庫, 使用方便, 價格便宜。液晶顯示功能是配合語音功能共同使用的附加功能, 它的作用就是可以顯示當(dāng)前的狀態(tài), 以實現(xiàn)機(jī)器人的人機(jī)交互顯示功能。LCM1602 是一種16 字2 行的字符型液晶模塊, 主要有總線連接方式和模擬口連接方式。本設(shè)計采用的是模擬口連接方式, 它和前者相比, 電路更加簡潔。在該電路中, P1 口給顯示屏輸送數(shù)據(jù), 則控制向該顯示屏讀寫數(shù)據(jù)的狀態(tài)。VL管腳過1K 電阻接地, 作用是限制液晶顯示的色度深淺。BLA 和BLK 則是背光燈電源接口。電路如圖6 所示。 圖6顯示電路原理圖設(shè)計中, P2 口則是用于與MCU1 通訊, 它始終監(jiān)控著MCU1的狀態(tài), 以保持顯示內(nèi)容和語音同步。 語言電路：為了確保操作的無誤性, 運(yùn)用聲音進(jìn)行第二重提示, 本系統(tǒng)用到的ISD25120 語音芯片是美國ISD 公司生產(chǎn)的高保真錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路, 錄放時間為120 秒, 可運(yùn)行多段信息處理, 可反復(fù)錄音十萬次[6], 并且ISD25120 使用時不需要考慮如何驅(qū)動語音芯片, 只需要直接用51 控制該語音電路的觸發(fā)時間, 播放出事先錄好的聲音文件, 以實現(xiàn)機(jī)器人說話這個功能。電路如圖7 所示。圖7語音電路原理圖 亞超聲接收電路：機(jī)器人上面裝有一個亞超聲接收模塊，當(dāng)接收到外部的亞超聲，機(jī)器人會做出停止和運(yùn)行動作，以實現(xiàn)機(jī)器人的聽覺功能。該部分的實現(xiàn)采用了成品的亞超聲接收板，在設(shè)計中，將其輸出的信號經(jīng)過光電開關(guān)轉(zhuǎn)換成可以觸發(fā)單片機(jī)I/O口的低電平開關(guān)信號,以告知單片機(jī)目前亞超聲開關(guān)的狀態(tài)。 圖8亞超聲接收電路原理圖本機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計在一定程度上模擬了人類的視覺、觸覺、聽覺、語音及簡單的思考能力，又在一定程度上實現(xiàn)了一個機(jī)器人最基本的人機(jī)交互顯示功能，但新的需求和任務(wù)也對機(jī)器人的性能提出了更高的要求。本系統(tǒng)利用雙單片機(jī)通訊較好地處理了各傳感器之間的協(xié)調(diào)問題，以及傳感器之間的優(yōu)先響應(yīng)問題。五、結(jié)論本文基于單片機(jī)機(jī)器人技術(shù)探討，研究機(jī)器人對科學(xué)技術(shù)發(fā)展和對人類社會進(jìn)步的巨大推動作用, 在新的2l世紀(jì)必將得到越來越大的發(fā)展,特別是將成熟的單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)以提高機(jī)器人智能性方面的研究一直是一個活躍的研究領(lǐng)域。單片機(jī)在未來的機(jī)器人智能化的研究中，會變的越來越重要。參考文獻(xiàn)[1]:晁陽,2007年10月[2] 余永權(quán) :余永權(quán) 黃英,2004年7月[3] :康師友,2007年5月[4] 蔡自興 : 蔡自興 徐光祐,2003年10月[5] 陳秀珍 , 2007年11月5日[6] , 2006年4月2日.[7]王志明 李磊 朱敬德 , 2005年04月03日[8] [J] .現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008年05月第15卷第5期：65, [9] 魏俊博 栗桂鳳 amp。 Applications[J] .設(shè)計應(yīng)用，2008年04月第12卷第3期：25,致謝 感謝*老師在我做畢業(yè)論文的過程中，提供給我的學(xué)習(xí)資料即在做論文的過程中的指導(dǎo)。通過這次做論文的過程中，學(xué)到了很多關(guān)于單片機(jī)的知識和機(jī)器人的工作原理。通過這次做論文使我所學(xué)的知識從理論到實際，鞏固了所學(xué)的知識，提高處理實際問題的能力，提高專業(yè)技能。