基于51單片機設計的簡(jiǎn)易智能機器人

圖4中各傳感器說(shuō)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(lái)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(shí)，信號會(huì )被反射回來(lái)，從而接收頭會(huì )接受到信號，將信號送入單片機進(jìn)行相應的判斷和處理。

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(xiàn)。紅外發(fā)射管發(fā)出信號，經(jīng)不同的反射介質(zhì)反射，根據紅外接收管是否接收到信號做出相應的判斷。

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線(xiàn)，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(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，單片機將會(huì )產(chǎn)生相應的調整信號，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朝外的超聲波傳感器，用于在機器人遇到障礙物時(shí)的轉彎處理，判斷機器人是否完全繞開(kāi)障礙物，原理同傳感器2。

傳感器9置于機器人正后方的光電碼盤(pán)，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(pán)，經(jīng)過(guò)打磨使其周長(cháng)為8 cm，再在該小輪上打等距離的8個(gè)孔，如圖5所示。最小測距精度可達到1 cm，足以滿(mǎn)足要求，兩側裝上光電傳感器，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，于是采用其作為計算距離的基準單位。在直道區，可由該電路產(chǎn)生的脈沖數，計算出鐵片中心線(xiàn)至起跑線(xiàn)間的距離。

此外，為了清楚直觀(guān)地觀(guān)察到各傳感器的工作狀態(tài)，電路中還專(zhuān)門(mén)為每個(gè)傳感器設計了工作指示燈，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，當機器人行走完全程后，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段數碼管組成，為了減少整個(gè)系統的功耗，采用了由單片機軟件譯碼，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)運行過(guò)程的時(shí)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，從而組成聲光報警單元。

2．7 電源單元

本系統采用2套電源分別對電機和控制電路進(jìn)行單獨供電。系統控制電路采用經(jīng)7805穩壓后的輸出供電(5v)，電機則采用4節aa電池來(lái)供電。

3 系統的軟件設計

該系統配套的軟件程序采用模塊結構，由c語(yǔ)言編寫(xiě)完成。主要由初始化程序、偏道調整程序、偏離光源調整程序、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。系統的主體流程如圖6所示。

4 結束語(yǔ)

該機器人在認為設定的跑道上經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，達到了預期的效果，但是其智能化程度還遠遠不夠。隨著(zhù)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(huì )越來(lái)越廣闊。