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1、 智能循跡避障機(jī)器人 設(shè)計(jì)論文 院系班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師（職稱）： 完成時(shí)間： 智能循跡避障機(jī)器人 摘　要：利用紅外對(duì)管檢測(cè)黑線與障礙物，并以STC89C52單片機(jī)為控制芯片控制機(jī)器人小車的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。其中小車

2、驅(qū)動(dòng)由L298N驅(qū)動(dòng)電路完成，速度由單片機(jī)輸出的PWM波控制。 關(guān)鍵詞：智能；STC89C52單片機(jī)； L298N；紅外對(duì)管 1.機(jī)器人小車的構(gòu)成 它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。基于上述要求，傳感檢測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流

3、電機(jī)由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大。 2.機(jī)器人小車功能 機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避障功能，要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。 3.1主板設(shè)計(jì)框圖如圖3.1 Stc89c52 循跡紅外對(duì)管 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 報(bào)警電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 避障紅外對(duì)管 圖3.1 主板設(shè)計(jì)框圖 3.2驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用H橋式驅(qū)動(dòng)電路，L298N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用L298N電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來控制小車的速度，起停。其引

4、腳圖如3.2，驅(qū)動(dòng)原理圖如圖3.3。 圖3.2 L298N引腳圖 圖3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 3.3信號(hào)檢測(cè)模塊 小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”—黑線。筆者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法——紅外探測(cè)法。 　　紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通

5、過LM324作比較器來采集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。避障亦是此原理。電路圖如圖3.4。 市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用TCRT5000型光電對(duì)管。 圖3.4循跡原理圖 3.4主控電路 本模塊主要是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析，同時(shí)給出PWM波控制電機(jī)速度，起停。以及再檢測(cè)到障礙報(bào)警等作用。其電路圖如圖5。 圖3.5 主控電路 4.1主程啟動(dòng) 循跡 是否檢測(cè)到停止線 停止 是否檢測(cè)到障礙 N Y 避障 Y N 序框圖： 4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 void goahead() { s1=1; s2=0; s3=1; s4=0; } voi

6、d goback() { s1=0; s2=1; s3=0; s4=1; } void turnleft() { s3=1; s4=0; } void 開始 前進(jìn) 掃描I/O口，是否檢測(cè)到黑線 Y 左邊 右邊 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) N turnright() { s1=1; s2=0; } void stop() { en1=0; en2=0; } 4.3循跡模塊 循跡框圖： 循跡程序： void xunji() { if((left_red==1)&(right_red==1)) { en1=1; en2=1; go

7、ahead(); delay(150); en1=0; en2=0; delay(50); } else if((left_red==0)&(right_red==1)) { en1=0; en2=1; P0_0=!P0_0; turnleft(); delay(150); en1=1; en2=0; delay(50); } else if((left_red==1)&(right_red==0)) { en1=1; en2=0; P0_1=!P0_1; turnright(); delay(150); en1=0;開始 后退

8、一點(diǎn)，報(bào)警 后退 左轉(zhuǎn) 前進(jìn) 右轉(zhuǎn) Y 左轉(zhuǎn) 是否檢測(cè)到障礙 前進(jìn) N en2=1; delay(50); } else { stop(); } } 4.4避障模塊 避障框圖： 避障程序： void bizhang() { en1=1; en2=1; goback(); mid_red=0; baojing(); goback(); for(i=0;i<8;i++) { en1=1; en2=1; delay(150); en1=0; en2=0; delay(50); } stop();

9、 delay(10); turnleft(); for(i=0;i<11;i++) { en1=0; en2=1; delay(130); en2=0; delay(50); } stop(); delay(10); goahead(); for(i=0;i<22;i++) { en1=1; en2=1; delay(130); en1=0; en2=0; delay(50); } stop(); delay(10); turnright(); for(i=0;i<18;i++) { en1=1; e

10、n2=0; delay(130); en1=0; delay(50); } xun: if((left_red==1)&(right_red==0)) { loop: turnleft(); en1=0; en2=1; delay(30); turnright(); en1=1; delay(50); en1=0; delay(50); en2=0; delay(50); if((left_red==1)&(right_red==1)) { ; } else { goto loop; } } else { en1=1; en2=1;

11、 goahead(); delay(80); en1=0; en2=0; delay(50); goto xun; } } 參考文獻(xiàn) [1]郭惠，吳迅.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊(cè)[M].電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200. [2]王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng). 單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例[M]. 電子工業(yè)出版社,2009.3：145-300. [3]韓毅，楊天. 基于HCS12單片機(jī)的智能尋跡模型車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：1535-1955. [4] 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[J]. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755. 11 clb借鑒