基于51單片機設(shè)計的簡易智能機器人
圖4中各傳感器說明如下:
傳感器1置于機器人正前方朝下的金屬探測傳感器,用于探測金屬。
傳感器2置于機器人正前方朝前的超聲波傳感器,用于檢測障礙物。超聲波來源于555產(chǎn)生40 khz的方波信號,經(jīng)超聲波發(fā)射頭發(fā)出。發(fā)射頭不斷發(fā)出信號,當遇到障礙物時,信號會被反射回來,從而接收頭會接受到信號,將信號送入單片機進行相應(yīng)的判斷和處理。
傳感器3置于機器人正前方朝下的紅外光電傳感器,用于檢測停止線。紅外發(fā)射管發(fā)出信號,經(jīng)不同的反射介質(zhì)反射,根據(jù)紅外接收管是否接收到信號做出相應(yīng)的判斷。
傳感器4、5置于機器人底座下方朝下的紅外光電傳感器,用于檢測地面的引導(dǎo)線,原理同傳感器3。
傳感器6、7置于機器人正前方朝前的光敏電阻傳感器,用于尋找光源。當機器人前方有光源照射時,光敏電阻的大小將會改變,將2個傳感器的改變量進行比較處理后送入單片機,單片機將會產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整信號,使機器人朝光強的方向行走。
傳感器8置于機器人后方兩側(cè)朝外的超聲波傳感器,用于在機器人遇到障礙物時的轉(zhuǎn)彎處理,判斷機器人是否完全繞開障礙物,原理同傳感器2。
傳感器9置于機器人正后方的光電碼盤,用于計里程,借助于鼠標原理,選用直徑為2.6 cm的塑料小輪自制光電碼盤,經(jīng)過打磨使其周長為8 cm,再在該小輪上打等距離的8個孔,如圖5所示。最小測距精度可達到1 cm,足以滿足要求,兩側(cè)裝上光電傳感器,將其安裝在車尾,使之與車的行駛同步。就實際情況自制出來的各個孔之間的距離無法精確相等,但經(jīng)過具體測量該光電碼盤,能保證行駛50 cm產(chǎn)生50個脈沖,于是采用其作為計算距離的基準單位。在直道區(qū),可由該電路產(chǎn)生的脈沖數(shù),計算出鐵片中心線至起跑線間的距離。
此外,為了清楚直觀地觀察到各傳感器的工作狀態(tài),電路中還專門為每個傳感器設(shè)計了工作指示燈,實時顯示每個傳感器的工作狀態(tài)。
2.4 鍵盤輸入單元
鍵盤輸入單元采用獨立式鍵盤,由2個按鍵組成,其中一個為啟動鍵,另一個為顯示切換鍵,當機器人行走完全程后,按下該鍵,將顯示整個行走過程的時間。
2.5 顯示單元
顯示單元由2個7段數(shù)碼管組成,為了減少整個系統(tǒng)的功耗,采用了由單片機軟件譯碼,動態(tài)顯示,實時顯示每個斷點到起點的距離以及整個運行過程的時間。
2.6 聲光報警單元
用555作為振蕩源,用單片機觸發(fā)振蕩源驅(qū)動電磁訊響器作為聲音指示器和1只發(fā)光二極管作為光指示裝置,從而組成聲光報警單元。
2.7 電源單元
本系統(tǒng)采用2套電源分別對電機和控制電路進行單獨供電。系統(tǒng)控制電路采用經(jīng)7805穩(wěn)壓后的輸出供電(5v),電機則采用4節(jié)aa電池來供電。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
該系統(tǒng)配套的軟件程序采用模塊結(jié)構(gòu),由c語言編寫完成。主要由初始化程序、偏道調(diào)整程序、偏離光源調(diào)整程序、聲光指示子程序、讀傳感器狀態(tài)、顯示程序、定時器0的中斷服務(wù)程序、定時器1的中斷服務(wù)程序、外部中斷0的服務(wù)程序、停車處理等模塊組成。系統(tǒng)的主體流程如圖6所示。
4 結(jié)束語
該機器人在認為設(shè)定的跑道上經(jīng)過多次實驗,達到了預(yù)期的效果,但是其智能化程度還遠遠不夠。隨著人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷研究和深入,智能機器人的發(fā)展前景將會越來越廣闊。
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