【正文】 ....................................... 6 液晶顯示模塊 .................................................................................................................... 7 循跡模塊 .......................................................................................................................... 10 第四章 機器人控制程序設(shè)計 ................................................................... 12 舵機控制 .......................................................................................................................... 12 紅外傳感器控制 .............................................................................................................. 13 超聲波傳感器控制 .......................................................................................................... 13 LCD 液晶顯示器控制 ....................................................................................................... 14 第五章 總結(jié)與分析 .................................................................................. 19 致 謝 ....................................................................................................... 20 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 II 摘 要 嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所 規(guī)定的操作或任務(wù)。基于AT89C51 芯片的單片機與多種傳感器和舵機的組合設(shè)計成的擂臺小車就是一個嵌入式系統(tǒng)，通過傳感器檢測到的數(shù)據(jù)來做出判斷，以執(zhí)行各種命令，實現(xiàn)擂臺格斗的功能。 關(guān)鍵詞 ： 嵌入式系統(tǒng)； AT89C51。 AT89C51。 The ring car 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 1 第一章 機器人 設(shè)計 緒論 隨著科學(xué)的發(fā)展，在未來的幾十年，大部分人類的體力勞動必將為智能機器人所替代，并且在搶險救災(zāi)、太空開發(fā)、資源探測等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮不可替代的作用。基于 51 單片機設(shè)計的機器人能根據(jù)搖控接收模塊的信號來控制電機正反轉(zhuǎn)及快慢，從而制機器人的運動，并且機器人上的紅外測距傳感器還能判斷對手的方位。而在運動時也不僅限于單一操控，在機器人 技術(shù)往高水平邁進 的同時，對于其在執(zhí)行 任務(wù) 時的 的精確度 擁有了更高的要求，運動的實時性和可靠性也在 逐步提高 。 我 通 過對 中科歐鵬 公司 推出的產(chǎn)品 —— 基于 C51 單片機設(shè)計的 機器人 —— 的學(xué)習(xí) ，以及查閱相關(guān)材料，設(shè)計出了一款擂臺機器人。它采用了紅外傳感器，超聲波 傳感器和 QTI 傳感器套件， 組成了一個集環(huán)境 感應(yīng)，動態(tài)決策與規(guī)劃，行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。 制作 條件 根據(jù)機器人擂臺的競賽規(guī)則，以 中科歐鵬公司生產(chǎn) C51 單片機 為基礎(chǔ) ， 設(shè)計可應(yīng)用于擂臺 競賽的攻擊型機器人的行為策略，設(shè)計具有競爭力的總體比賽方案。在用教學(xué)機器人套件搭建的機器人上進行調(diào)試， 根據(jù)問題進行進一步的完善以提高其競爭力。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。在單芯片上， 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash ，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選 擇節(jié)電模式。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止 軟件平臺 Proteus 軟件是英國 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司）。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB 等多種編譯器。 以 AT89S52 單片機為控制主板，各路傳感器為輸入設(shè)備 ，通過編寫程序來控制小車的動作 。 電源采用可以安裝四節(jié)五號電池的電池盒 ， 紅外檢測以及 QTI模塊都為紅外傳感器集成套件，超聲波模塊（聲納）使用的是 HCSR04 傳感器，最后采用 LCD 液晶顯示器來輸出測出的距離和檢測到的數(shù)據(jù) 。 在小車上安裝超聲波傳感器的目的是為了確定目標的具體位置，以此來采取相應(yīng)的行動。根據(jù)場地的設(shè)計，給小車安裝 QTI 循跡傳感器套件，以此檢測自身所處是否為場地內(nèi)的擂臺上，避免走出擂臺。這里設(shè)計兩個方面，一是軟件，二是硬件。軟件也就是程序，通過 C 語言編程來實AT89S52 電源 模塊 紅外 檢測 模塊 聲納測距 模塊 液晶顯示模塊 QTI 紅外循跡模塊 圖 21 各部分關(guān)系圖 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 5 現(xiàn)對 硬件的控制，這里是要求使單片機的 I/O 口輸出適當?shù)拿}沖信號。 第三步，實現(xiàn)小車對敵人的搜索功能。 紅外 機器人 紅外機器人是以紅外傳感器來 實現(xiàn)對目標的 檢測的。 馬達啟動 開始 搜索目標 是否發(fā)現(xiàn) 行動策略 是 否 圖 結(jié)構(gòu)流程 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 6 第 三 章 單元模塊設(shè)計 在第二章中，簡要介紹了 擂臺小車 設(shè)計原理以及硬件選材 ，包括設(shè)計 思路與設(shè)計方案等 。 距離測量模塊 超聲波傳感器是一款通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時的時間差就可以知道距離了。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射 時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。 超聲波傳感器工作 原理 圖 超聲波傳感器 控制口發(fā)一個 10US 以上的高電平 ,就可以在接收口等待高電平輸出 .一有輸出就可以開定時器計時 ,當此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值 ,此時就為此次測距的時間 ,方可算出距離 .如此不斷的周期測 ,就可以達到你移動測量的值了。 （ Trig 控制端送一個 10us以上高電平 ） (2)模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回； (3)有信號返回，通過 IO 輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是 波的往返時間；（ Echo 接收端收到聲波后輸出高電平 ） (4)超聲波從發(fā)射到返回的時間．測試距離 =(高電平時間 *聲速 (340M/S))/2。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號。 由此用過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算出距離。 注意事項 此模塊不宜帶電連接，如果要帶電連接，則先讓模塊的 GND 端先連接， 否則會影響 模 塊工作。否則會影響測試結(jié)果。 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 8 DMECD16 LCD1602 液晶顯示模塊接口定義 圖 接口定義圖 安裝步驟 一、首先拿到的是已經(jīng)焊接好接口排母的 LCD1602 液晶顯示模塊。 圖 LCD 模塊與排針 武漢工程大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 綜合設(shè)計 報告 9 三、 使用 C51 單片機驅(qū)動顯示 LCD1602 時，需將兩排 10Pin 的等長排針插入 JP2 排母接口。 注意： JP2 和 JP2 不可同時使用。 圖 排針安裝效果圖 將安裝好排針的 LCD1602 液晶顯示模塊對位安裝到鷗鵬科技 C51 AVR 控制板上的 JP7 排母接口，并在另一端安裝好配套的銅柱和 螺母螺釘。它的工作原理同紅外傳感器原理完全一樣，只是對兩個電路進行了封裝，并用一個信號線來實現(xiàn)對紅外線的發(fā)射和接收控制，節(jié)約了單片機微控制器的寶貴接口（引腳）資源