基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能機(jī)器人

圖4中各傳感器說(shuō)明如下：

傳感器1置于機(jī)器人正前方朝下的金屬探測(cè)傳感器，用于探測(cè)金屬。

傳感器2置于機(jī)器人正前方朝前的超聲波傳感器，用于檢測(cè)障礙物。超聲波來(lái)源于555產(chǎn)生40 khz的方波信號(hào)，經(jīng)超聲波發(fā)射頭發(fā)出。發(fā)射頭不斷發(fā)出信號(hào)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，信號(hào)會(huì)被反射回來(lái)，從而接收頭會(huì)接受到信號(hào)，將信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的判斷和處理。

傳感器3置于機(jī)器人正前方朝下的紅外光電傳感器，用于檢測(cè)停止線。紅外發(fā)射管發(fā)出信號(hào)，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(hào)做出相應(yīng)的判斷。

傳感器4、5置于機(jī)器人底座下方朝下的紅外光電傳感器，用于檢測(cè)地面的引導(dǎo)線，原理同傳感器3。

傳感器6、7置于機(jī)器人正前方朝前的光敏電阻傳感器，用于尋找光源。當(dāng)機(jī)器人前方有光源照射時(shí)，光敏電阻的大小將會(huì)改變，將2個(gè)傳感器的改變量進(jìn)行比較處理后送入單片機(jī)，單片機(jī)將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整信號(hào)，使機(jī)器人朝光強(qiáng)的方向行走。

傳感器8置于機(jī)器人后方兩側(cè)朝外的超聲波傳感器，用于在機(jī)器人遇到障礙物時(shí)的轉(zhuǎn)彎處理，判斷機(jī)器人是否完全繞開(kāi)障礙物，原理同傳感器2。

傳感器9置于機(jī)器人正后方的光電碼盤(pán)，用于計(jì)里程，借助于鼠標(biāo)原理，選用直徑為2．6 cm的塑料小輪自制光電碼盤(pán)，經(jīng)過(guò)打磨使其周長(zhǎng)為8 cm，再在該小輪上打等距離的8個(gè)孔，如圖5所示。最小測(cè)距精度可達(dá)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(chē)尾，使之與車(chē)的行駛同步。就實(shí)際情況自制出來(lái)的各個(gè)孔之間的距離無(wú)法精確相等，但經(jīng)過(guò)具體測(cè)量該光電碼盤(pán)，能保證行駛50 cm產(chǎn)生50個(gè)脈沖，于是采用其作為計(jì)算距離的基準(zhǔn)單位。在直道區(qū)，可由該電路產(chǎn)生的脈沖數(shù)，計(jì)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(mén)為每個(gè)傳感器設(shè)計(jì)了工作指示燈，實(shí)時(shí)顯示每個(gè)傳感器的工作狀態(tài)。

2．4 鍵盤(pán)輸入單元

鍵盤(pán)輸入單元采用獨(dú)立式鍵盤(pán)，由2個(gè)按鍵組成，其中一個(gè)為啟動(dòng)鍵，另一個(gè)為顯示切換鍵，當(dāng)機(jī)器人行走完全程后，按下該鍵，將顯示整個(gè)行走過(guò)程的時(shí)間。

2．5 顯示單元

顯示單元由2個(gè)7段數(shù)碼管組成，為了減少整個(gè)系統(tǒng)的功耗，采用了由單片機(jī)軟件譯碼，動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)時(shí)顯示每個(gè)斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離以及整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間。

2．6 聲光報(bào)警單元

用555作為振蕩源，用單片機(jī)觸發(fā)振蕩源驅(qū)動(dòng)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(bào)警單元。

2．7 電源單元

本系統(tǒng)采用2套電源分別對(duì)電機(jī)和控制電路進(jìn)行單獨(dú)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(jī)則采用4節(jié)aa電池來(lái)供電。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)配套的軟件程序采用模塊結(jié)構(gòu)，由c語(yǔ)言編寫(xiě)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(shí)器0的中斷服務(wù)程序、定時(shí)器1的中斷服務(wù)程序、外部中斷0的服務(wù)程序、停車(chē)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(yǔ)

該機(jī)器人在認(rèn)為設(shè)定的跑道上經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，但是其智能化程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)器人的發(fā)展前景將會(huì)越來(lái)越廣闊。