【正文】 焦作大學畢業(yè)設計 參考文獻 36 參考文獻 [1] 東北大學。 （ 2） 數(shù)值的使用 ：目前能使用的紅外傳感器只能實現(xiàn)簡單地計算比較 ， 精確的計算差值，必利用差值對轉向進行精確的控制， 在用差值去調整 PWM 去改變電機轉速，再加入 PID 環(huán)節(jié)就會更好， 這也是改進的方向之一。在以下方面有待改進 。 機器人的外形結構可以根據(jù)需要改變，并實現(xiàn)一定功能，本設計中的 “ 持球探測臂 ” 就是通過機器人的外形實現(xiàn)功能，大大簡化了軟件程序的算法，是本設計的創(chuàng)新之處。 ? 測試結果：由白向黑行進時，機器人判斷方向為正確進攻方向 ，繼續(xù)前進；由黑向白行進時，機器人發(fā)現(xiàn)方向錯誤，掉頭前進。默認由白向黑進攻。 方向判斷功能模塊測 試 ? 測試條件：用黑白兩色紙模擬場地基板，室內日光燈光源。 ? 測試軟件：裝入直行程序，中斷開放，中斷服務程序為倒退延時 1 秒，原地轉彎延時 1秒。 ? 測試結果：機器人能在 40CM距離左右發(fā)現(xiàn)球，在向球運動過程中，前半段由于基礎電壓小，差值小于閾值，直線前進；當靠近球時，電壓增大，差值大于閾值，機器人左右調整方向，逐漸靠近小球。 ? 測試軟件：找球程序模塊，差值閾值 ，無紅外情況輸出電壓 。在整個程序中，中斷開放，實 現(xiàn)任何狀態(tài)下的碰撞避讓。整個程序運行過程中，通過查詢方焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 33 式來判斷是否持球。而把他們聯(lián)系在一起的橋梁則是前中提到的持球探測壁以及其上的持球傳感器。 ? 中斷優(yōu)先級設定 IP 其中 PX0為外部中斷 0優(yōu)先級設定， PX0=1時，為高優(yōu)先級。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 32 ? 中斷開放和屏蔽 IE 其中， EA為總中斷允許位， EA=1時開放中斷， EA=0時關斷一切中斷。該方式中 CUP 響應中斷后不能自動清除 IE標志位，所以中斷返回前，外部中斷源引腳上的低電平必須撤銷。當外部中斷源有請求時，該位置 1，其復位由觸發(fā)方式來設置。 MCS51系統(tǒng)中斷控制由 4個專用寄存器組成。本碰撞避讓系統(tǒng)所用到的中斷源為 ，即外部中斷 0。} /*左轉 */ else { right()； } /*右轉 */ } 碰撞避讓程序模塊 件實現(xiàn) 本設計的碰撞避讓系統(tǒng)，是通過 51單片機的中斷控制功能實現(xiàn)的。 d=abs(a)。 abc0809_2(ac)。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 29 在兩個灰度值大小比較時，與紅外傳感器 有類似的問題需要注意：相減時出現(xiàn)負數(shù)時需要調整為相反數(shù)；判斷相等時有傳感器誤差存在，需要設定閾值，差值小于閾值即認為相等。這個動作左右兩個灰度傳感器轉換結果之間的比較完成。在判斷正確前進方向時，里存放著前一次的轉換結果，先把它們轉移到 數(shù)組 ac[2]中，在 于 ad[2]中的原始 灰度轉換結果，分別與 當前 的結果進行比較，只要其中有一個值增大，就認定為前進方向錯誤，這時調用以車身中心為圓心的原地轉動程序，當轉過約 180 度后， 讀取當前灰度值保存，再調用一段短距離直行程序，再次比較灰度值變化趨勢，直到左右兩個灰度值都為減小，這時，機器人前進方向為正確進攻方向。該模塊大致分為兩個步驟，首先判 斷前進的方向是否是進攻的方向，之后，再判斷前進的方向是否平行于邊線正對球門。在此，默認從白到黑為進攻方向進行編程。 } } 進攻程序模塊 編程思路 進攻方向的判斷是根據(jù)對面灰度的增減比較來進行的。 if(ab[0]==0||ab[1]==0) { xuanzhuang()； } /*調用原地旋程序 */ elseif(b2) { line()； } /*直線長行走 */ elseif(ab[0]ab[1]) { life()。 /*提取找球傳感器的值 */ 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 28 a=ad[0]ad[1]。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 27 圖 31 找球程序流程圖 Figure 31 flow chart to find the ball C 語言編寫的程序代碼 void find(void) /*找球子程序 */ { uchar a,b。 （ 3） 當進行閾值判斷時 ，差值有可能得到負數(shù)，在此情況下應求其相反數(shù)。 （ 1） 找球目的在于盡快地接近球，于是當球不在正前方時，每次調整方向后，調入一段短距離直行程序，在修正方向的同時，不斷地向球靠近；當球在正前方時，調入一段長距離執(zhí)行程序，縮短找球時間。當球在背后時，兩個紅外傳感器沒有光接收，此時 以車身中心為圓心進行轉動，直到搜索到球為止。右轉情況相同。 /*當后退后在旋轉調頭 */ } 找球程序模塊 找球的過程是通過對左右兩個紅外傳感器的電壓數(shù)字量比較實現(xiàn)的。 p1^4=1。 p1^2=0。 p1^4=1。 /* 由電機旋轉邏輯表得 */ 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 26 p1^2=1。 pwm2()。 p1^3=0。 /*短距離運動 */ } （ 4）旋轉程序 void xuanzhuang(void) /*用于找球 */ { p1^1=1。 p1^4=1。 /* 由電機旋轉邏輯表得 */ p1^2=0。 p1^4=0。 /* 由電機旋轉邏輯表得 */ p1^2=0。 pwm1()。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 25 p1^3=1。 （ 1） 直行程序 void line(void) /*用于進攻 */ { p1^1=1。其中，兩個輪子反向轉動時，可實現(xiàn)以車身中心為圓心轉彎，當一個輪轉動時，可實現(xiàn)以車輪為圓心轉彎。 } } 運動控制程序模塊 程序原理 機器人在實際運用中，需要作出的動作有：前進、后退、左轉和右轉，其中，左右轉可以根據(jù)需要分別有以車身中心為圓心轉動 和以車輪為圓心轉動。i++) { do{*ad_dr=i x[i]=*ad_dr。 for(i=0。 ad_dr=amp。 } } void abc0809_2(uchar data *x) /*提取灰度傳感器值的函數(shù) */ { uchar i 。i++) { do{*ad_dr=i x[i]=*ad_dr。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 24 for(i=0。 ad_dr=amp。 /*取找球傳感器的數(shù)值 */ } void abc0809_1(uchar data *x) /*提取找球傳感器值的函數(shù) */ { uchar i 。 /*存放最原始灰度傳感器的值 */ abc0809_2(ad)。 /*存放找球傳感器的數(shù)值 */ uchar idata ac[2]。 /*找球傳感器的值 */ void abc0809_2(uchar idata *x)。 A/D 轉換器的讀寫控制模塊 [8] A/D 轉換的過程首先向 P0 和 P2 端口輸入 AD0809 的通道 0 地址，此時 ALE 地址鎖存在信號將，地址鎖存，單片機讀寫端 RD____,W__R__， OE 有高電平打開三態(tài)門，同時， STRAT和 ALT 接在一起，程序輸入一個正脈沖啟動 A/D轉換，把內部轉換的數(shù)據(jù)送往總路線，當 EOC由低變高時數(shù)據(jù)轉換結換結束。本章先對程序運行的重要環(huán)節(jié) — AD轉換器的 讀寫控制進行了說明，再針對各個功能模塊設計了相關軟件，各模塊間相互獨立，可用于測試各個部件的運行狀況。 焦作大學畢業(yè)設計 3 足球機器人的軟件設計 23 3 足球機器人的軟件設計 在完成了硬件的設計之后，需要進行相應的軟件設計，對機器人的控制的思想，是直接通過軟件程序表達的。開發(fā)出的系統(tǒng)具有結構簡單、無調整器件、抗 干擾性好、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，已經(jīng)成功應用于參加的機器人足球比賽實踐中。接線電路見圖 217。上位機通過無線通信設備，每隔 20 ms～ 30 ms 發(fā)出一幀數(shù)據(jù) (規(guī)劃場上所有機器人運動的控制命令 )，每個機器人全部接收，然后機器人根據(jù)自己的地址編號 (機器人ID編碼 )，從數(shù)據(jù)串中確定出發(fā)給自己的命令。 主要特性為：微型 PCB(印制電路板 )疊層結構；工作在業(yè)余無線電波波段；可雙向傳送；單向傳輸速率可達到 40 kbit/s；室內有效范圍為 20 m，空曠處有效范圍為 100 m；工作電壓范圍 V～ V，工作電流小于 15 mA；可與 CMOS 邏輯和 TTL邏 輯兼容。模塊 15腳 (發(fā)射允許端 )接為高電平，禁止發(fā)射功能， 16 腳 (接收允許端 )接為低電平，使能接收功能。它 是英國 Radiometrix 公司的一款低功耗超高頻數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，載波頻率分別為 418 MHz 和 433 MHz，具有通信速率高、性能可靠、體積小的優(yōu)點，只接少許外圍電路即可工作，使用非 常方便，既可發(fā)送又可接收。 PWM脈沖由單片機的 L298的 6腳和 11腳，來實現(xiàn)對電機的控制。 （ 7）當輸入信號為零時，伺服電機處于微振狀態(tài)，克服了 靜摩擦力的影響，有利于改善伺服系統(tǒng)低速運行時的平性。 （ 5） 功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高。 （ 3） 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍寬，可達 1： 10000左右。 在 電機控制電機 PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性： （ 1） 主電路線路簡單，需用的功率器件少。在其他 PWM應用場合也有同樣的要求。要讓燈泡取得，通斷循環(huán)周期與負載對開關狀態(tài)變化的響應時間相比必須足夠短。設想一下如果燈泡先接通 5秒再斷開 5秒，然后再接通、再斷開 ?? 。這種情況下，占空比為 50%，調制頻率為 10Hz。如果在下一個 50ms中將開關斷開，燈泡得到的供電將為 0V。圖中使用 9V電池來給一個白熾燈泡供電。例如，假設供電電源為 9V，占空比為 10%，則對應的是一個幅度為 的模擬信號。圖 (b)和圖 (c)顯示的分別是占空比為 50%和 90%的 PWM輸出。 下面幾副 圖顯示了三種不同的 PWM信號。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即 是供電被斷開的時候。 PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有 (ON)，要么完全無 (OFF)。 簡而言之， PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。 通過以數(shù)字方式控 制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。擰動旋鈕時，