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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?；谏鲜鲆?，傳感

2、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3.1Stc89c52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，L2

3、98N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

4、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NY避障YN序框圖：4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序void goahead()s1=1;s2=0;s3=1;s4=0;void goback()s1=0;s2=1;s3=

5、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)Nturnright()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;goahead();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)

6、;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)Nen2=1;delay(50);elsestop();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;i8;i+)en1=1;en2=1;delay(150);en1=0;en2=0;delay

7、(50);stop();delay(10);turnleft();for(i=0;i11;i+)en1=0;en2=1;delay(130); en2=0;delay(50);stop();delay(10);goahead();for(i=0;i22;i+)en1=1;en2=1;delay(130);en1=0;en2=0; delay(50);stop();delay(10);turnright();for(i=0;i18;i+)en1=1;en2=0;delay(130);en1=0;delay(50);xun: if(left_red=1)&(right_red=0)loop: tu

8、rnleft();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;elseen1=1;en2=1;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）：1322-1755.11clb借鑒