《基于單片機(jī)的四足機(jī)器人.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的四足機(jī)器人.doc（29頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

. —－可編輯修改，可打印—— 別找了你想要的都有！ 精品教育資料 ——全冊(cè)教案，，試卷，教學(xué)課件，教學(xué)設(shè)計(jì)等一站式服務(wù)—— 全力滿足教學(xué)需求，真實(shí)規(guī)劃教學(xué)環(huán)節(jié) 最新全面教學(xué)資源，打造完美教學(xué)模式 深圳大學(xué)期末考試試卷 開(kāi)/閉卷 開(kāi)卷 A/B卷 N/A 課程編號(hào) 1303270001 1303270002 課程名稱 EDA技術(shù)與實(shí)踐（2） 學(xué)分 2.0 命題人(簽字) 審題人(簽字) 2015 年 10 月 20 日 題號(hào) 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 基本題總分 附加題 得分 評(píng)卷人 設(shè)計(jì)考試題目：完成一個(gè)集成電路或集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目 基本要求： 2-3位同學(xué)一組， 完成一個(gè)完整的集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目或是一個(gè)集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。 規(guī)格說(shuō)明： 1. 題目自定。 1) 集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目 i. 若為IC設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要完成IC設(shè)計(jì)的版圖。 ii. 若采用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行下板測(cè)試。 2) 集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，需使用FPGA開(kāi)發(fā)板或嵌入式開(kāi)發(fā)板，完成一個(gè)完整的集成系統(tǒng)作品。 3) 作品需要課堂現(xiàn)場(chǎng)演示，最后提交報(bào)告，每個(gè)小組單獨(dú)一份報(bào)告，但需闡述各個(gè)成員的工作。 2. 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 評(píng)價(jià) 好 較好 一般 未完成 完成度 40 30 25 15 演示效果 30 25 20 15 報(bào)告評(píng)分 30 25 20 15 2015年第二學(xué)期，建議作品內(nèi)容： · 完成一個(gè)行走機(jī)器人，基本要求 o 2-8只腳 o 能行走 o 可以用單片機(jī)，嵌入式，F(xiàn)PGA方案 一、 設(shè)計(jì)目的： 通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠走動(dòng)的機(jī)器人來(lái)增加對(duì)動(dòng)手能力，和對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)的能力，增強(qiáng)軟件流程設(shè)計(jì)的能力和對(duì)設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)電路功能的能力，在各個(gè)方面提升自己對(duì)電子設(shè)計(jì)的能力。 二、 設(shè)計(jì)儀器和工具： 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)能走動(dòng)的機(jī)器人，使用到的儀器和工具分別有：sg90舵機(jī)12個(gè)、四腳機(jī)器人支架一副、單片機(jī)最小系統(tǒng)一個(gè)、電容電阻若干、波動(dòng)開(kāi)關(guān)一個(gè)、超聲遙控模塊一對(duì)、杜邦線若干、充電寶一個(gè)。 三、 設(shè)計(jì)原理： 本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人是通過(guò)51單片機(jī)控制器來(lái)控制整個(gè)電路的。其中，舵機(jī)的控制是通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)周期為20毫秒的高電平帶寬在0.5到2.5ms之間的pwm信號(hào)來(lái)控制。12路Pwm信號(hào)由單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生。51單片機(jī)產(chǎn)生12路pwm信號(hào)的原理是：以20毫秒為周期，把這20毫秒分割成8個(gè)2.5ms，因?yàn)椋總€(gè)pwm信號(hào)的高電平時(shí)間最多為2.5ms，然后在前六個(gè)2.5ms中分別輸出兩個(gè)pwm信號(hào)的高電平，例如，在第一個(gè)2.5ms中輸出第一個(gè)和第二個(gè)pwm信號(hào)的高電平時(shí)，首先開(kāi)始時(shí)，把信號(hào)S1、S2都置1，然后比較兩個(gè)高電平時(shí)間，先定時(shí)時(shí)間短的高電平時(shí)間，把高電平時(shí)間短的那個(gè)信號(hào)置0，再定時(shí)兩個(gè)高電平時(shí)間差，到時(shí)把高電平時(shí)間長(zhǎng)的按個(gè)信號(hào)置0，然后，定時(shí)（2.5-較長(zhǎng)那個(gè)高電平時(shí)間），在第二個(gè)2.5ms開(kāi)始時(shí)，把S3、S4置1，接下來(lái)和上面S1、S2一樣，以此類推，在六個(gè)2.5ms 中輸出12路pwm信號(hào)來(lái)控制舵機(jī)。原理圖如圖1. 第一個(gè)2.5ms 0 2.5 通過(guò)超聲模塊來(lái)控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、向前的左轉(zhuǎn)、向前的右轉(zhuǎn)、向后的左轉(zhuǎn)、向后的右轉(zhuǎn)幾個(gè)動(dòng)作。 控制模塊電路，D0,D1，D2,D3分別為超聲接受模塊的輸出，輸出為高電平，要加NPN作為開(kāi)關(guān)。 四、 設(shè)計(jì)步驟： 1、 設(shè)計(jì)好硬件電路，焊接51單片機(jī)的最小系統(tǒng)和各個(gè)硬件電路。 2、 設(shè)計(jì)好軟件的流程圖，如圖2。 3、 寫(xiě)產(chǎn)生12路控制舵機(jī)的pwm信號(hào)的程序并在proteus中測(cè)試，如 圖3。 4、 設(shè)計(jì)出行走步態(tài)，四腳機(jī)器人的步態(tài)是采用對(duì)角的相互前進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖4。 5、 寫(xiě)出流程圖中各個(gè)模塊的軟件，包括前進(jìn)函數(shù)、后退函數(shù)、左轉(zhuǎn)和 右轉(zhuǎn)的函數(shù)，并逐個(gè)燒到單片機(jī)中測(cè)試。 6、 按流程圖把各個(gè)函數(shù)組合到主函數(shù)中，完成所有軟件的編寫(xiě)，并燒 到單片機(jī)中測(cè)試，并不斷的調(diào)試。 開(kāi)始 初始化 掃描控制按鍵 處理控制按鍵 機(jī)器人行走 結(jié)束 圖2.流程圖 開(kāi)始 圖3.在proteus里測(cè)試并調(diào)試pwm信號(hào) 初始狀態(tài)： 先邁一對(duì)腳 邁另一對(duì)并 另一對(duì)支撐 身體前進(jìn) 圖4，行走步態(tài) 五、 遇到的問(wèn)題及解決： 1、 此設(shè)計(jì)的pwm信號(hào)輸出使用定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生每個(gè)信號(hào)的高電平和低電平，每次定時(shí)時(shí)間到，都會(huì)會(huì)關(guān)掉定時(shí)器并執(zhí)行中斷函數(shù)，在此過(guò)程中會(huì)消耗一定的時(shí)間，等到給定時(shí)器賦值下一次定時(shí)時(shí)間并開(kāi)始定時(shí)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間延時(shí)，造成每次高電平時(shí)間都會(huì)變長(zhǎng)一點(diǎn)，且總的加起來(lái)會(huì)使20ms周期變長(zhǎng)，因此，需要稍微減小高電平的定時(shí)時(shí)間，并結(jié)合proteus仿真確定最準(zhǔn)確值。 2、 由于機(jī)器人的四個(gè)腳都是自己組裝的，可能會(huì)有存在不平衡和對(duì)稱，當(dāng)對(duì)角的兩只腳同時(shí)向前邁同一個(gè)角度時(shí)，會(huì)使機(jī)器人向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)而不沿直線前進(jìn)，這時(shí)要結(jié)合實(shí)際測(cè)試來(lái)調(diào)整機(jī)器人的各個(gè)腳的前邁角度來(lái)使機(jī)器人平衡的沿直線前進(jìn)，比如，一只腳邁多點(diǎn)，另一邊的腳邁少點(diǎn)。 六、心得與體會(huì)： 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加的熟悉基本的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)，特別是軟件的流程圖設(shè)計(jì)。更加熟悉軟硬件電路結(jié)合的測(cè)試與調(diào)試。 六、實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖: 設(shè)計(jì)代碼： #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint pwm[12],p_min1,p_max1,p_min2,p_max2,p_min3,p_max3,p_min4,p_max4,p_min5,p_max5, p_min6,p_max6,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p11,p21,p31,p41,p51,p61;//高電平帶寬 sbit s0=P2^0;//12路輸出信號(hào) sbit s1=P2^1; sbit s2=P2^2; sbit s3=P2^3; sbit s4=P2^4; sbit s5=P2^5; sbit s6=P2^6; sbit s7=P2^7; sbit s8=P0^6; sbit s9=P0^4; sbit s10=P0^2; sbit s11=P0^0; sbit up=P1^0; sbit right=P1^4; sbit left=P1^2; sbit down=P1^6; uchar s_num,f,b,r,l,back_flag;forward_flag; void back();//后退 void forward(); //前進(jìn) void back_right(); //后右轉(zhuǎn) 、前左轉(zhuǎn) void back_left(); //后左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn) void scan_key();//遙控監(jiān)控 void labor_init();//機(jī)器人的初始狀態(tài) void delay(uint i) //延時(shí)函數(shù)，延時(shí)一秒 { uint j; for(i;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--); } void init(void)//中斷初始函數(shù) { TMOD=0x01; TR0=1; ET0=1; EA=1; } void rate(uint p[12])//pwm的排序函數(shù) { p_min1=(p[0]<=p[1]?(p[0]):(p[1]))-40; p_max1=p[0]>p[1]?(p[0]):(p[1]); p_min2=(p[2]<=p[3]?p[2]:p[3])-64; p_max2=p[2]>p[3]?p[2]:p[3]; p_min3=(p[4]<=p[5]?p[4]:p[5])-64; p_max3=p[4]>p[5]?p[4]:p[5]; p_min4=(p[6]<=p[7]?p[6]:p[7])-64; p_max4=p[6]>p[7]?p[6]:p[7]; p_min5=(p[8]<=p[9]?p[8]:p[9])-64; p_max5=p[8]>p[9]?p[8]:p[9]; p_min6=(p[10]<=p[11]?p[10]:p[11])-64; p_max6=p[10]>p[11]?p[10]:p[11]; p1=p_max1-p_min1-21; p2=p_max2-p_min2-42; p3=p_max3-p_min3-42; p4=p_max4-p_min4-42; p5=p_max5-p_min5-42; p6=p_max6-p_min6-42; p11=2400-p_max1; p21=2400-p_max2; p31=2400-p_max3; p41=2400-p_max4; p51=2400-p_max5; p61=15500-p_max6; TH0=-p_min1/256; TL0=-p_min1%256; s_num=0; s0=1; s1=1; init(); } void scan_key() { if(P1!=0xff) { delay(5); if(up==0) { f=0; } if(down==0) b=0; if(right==0) r=0; if(left==0) l=0; } } void time0() interrupt 1 //中斷產(chǎn)生12路pwm信號(hào) { TR0=0; switch(s_num) { case 0:if(pwm[0]<=pwm[1]) { if(pwm[0]==pwm[1]) {s0=0;s1=0;s_num++;TH0=-(p1-0)/256;TL0=-(p1-0)%256;break;} else s0=0; } else s1=0; TH0=-p1/256; TL0=-p1%256; s_num++; break; case 1:if(pwm[0]>pwm[1]) s0=0; else s1=0; TH0=-p11/256; TL0=-p11%256; s_num++; break; case 2:s2=1; s3=1; TH0=-p_min2/256; TL0=-p_min2%256; s_num++; break; case 3:if(pwm[2]<=pwm[3]) { if(pwm[2]==pwm[3]) {s2=0;s3=0;s_num++;TH0=-p2/256;TL0=-p2%256;break;} else s2=0; } else s3=0; TH0=-p2/256; TL0=-p2%256; s_num++; break; case 4:if(pwm[2]>pwm[3]) s2=0; else s3=0; TH0=-p21/256; TL0=-p21%256; s_num++; break; case 5:s4=1; s5=1; TH0=-p_min3/256; TL0=-p_min3%256; s_num++; break; case 6:if(pwm[4]<=pwm[5]) { if(pwm[4]==pwm[5]) {s4=0;s5=0;s_num++;TH0=-p3/256;TL0=-p3%256;break;} else s4=0; } else s5=0; TH0=-p3/256; TL0=-p3%256; s_num++; break; case 7:if(pwm[4]>pwm[5]) s4=0; else s5=0; TH0=-p31/256; TL0=-p31%256; s_num++; break; case 8:s6=1; s7=1; TH0=-p_min4/256; TL0=-p_min4%256; s_num++; break; case 9:if(pwm[6]<=pwm[7]) { if(pwm[6]==pwm[7]) {s6=0;s7=0;s_num++;TH0=-p4/256;TL0=-p4%256;break;} else s6=0; } else s7=0; TH0=-p4/256; TL0=-p4%256; s_num++; break; case 10:if(pwm[6]>pwm[7]) s6=0; else s7=0; TH0=-p41/256; TL0=-p41%256; s_num++; break; case 11:s8=1; s9=1; TH0=-p_min5/256; TL0=-p_min5%256; s_num++; break; case 12:if(pwm[8]<=pwm[9]) { if(pwm[8]==pwm[9]) {s8=0;s9=0;s_num++;TH0=-p5/256;TL0=-p5%256;break;} else s8=0; } else s9=0; TH0=-p5/256; TL0=-p5%256; s_num++; break; case 13:if(pwm[8]>pwm[9]) s8=0; else s9=0; TH0=-p51/256; TL0=-p51%256; s_num++; break; case 14:s10=1; s11=1; TH0=-p_min6/256; TL0=-p_min6%256; s_num++; break; case 15:if(pwm[10]<=pwm[11]) { if(pwm[10]==pwm[11]) {s10=0;s11=0;s_num++;TH0=-p6/256;TL0=-p6%256;break;} else s10=0; } else s11=0; TH0=-p6/256; TL0=-p6%256; s_num++; break; case 16:if(pwm[10]>pwm[11]) s10=0; else s11=0; TH0=-p61/256; TL0=-p61%256; s_num++; break; case 17: s0=1; s1=1; s_num=0; TH0=-p_min1/256; TL0=-p_min1%256; break; } scan_key(); TR0=1; } void motor_init1()//給所有信號(hào)都設(shè)高電平時(shí)間為1.5毫秒 { uchar i; for(i=0;i<12;i++) pwm[i]=1500; } void labor_init()//機(jī)器人的初始狀態(tài) { motor_init1(); l=1; f=1; r=1; b=1; back_flag=0; forward_flag=0; rate(pwm); //delay(200); while(1) { if(r==0) { r=1; back_right(); } if(l==0) { l=1; back_left(); } if(f==0) { f=1; forward(); } if(b==0) { b=1; back(); } } } void back() { back_flag=1; forward_flag=0; motor_init1(); pwm[8]=pwm[8]+300; pwm[9]=pwm[9]-250; pwm[2]=pwm[2]+150; pwm[3]=pwm[3]-150; pwm[7]=pwm[7]+50; //pwm[0]=pwm[0]-80; //pwm[5]=pwm[5]+80; //pwm[11]=pwm[11]-30; rate(pwm); delay(500); pwm[3]=pwm[3]+320; pwm[8]=pwm[8]-200; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); while(1) { if(r==0) { r=1; back_right(); } if(l==0) { l=1; back_left(); } if(f==0) { f=1; forward(); } if(b==0) b=1; pwm[3]=pwm[3]-320; pwm[8]=pwm[8]+200; pwm[2]=pwm[2]-270; pwm[9]=pwm[9]+320; pwm[1]=pwm[1]-600; pwm[0]=pwm[0]-600; pwm[10]=pwm[10]-600; pwm[11]=pwm[11]-600; rate(pwm); delay(300); pwm[1]=pwm[1]+600; pwm[0]=pwm[0]+600; pwm[10]=pwm[10]+600; pwm[11]=pwm[11]+600; rate(pwm); delay(500); pwm[2]=pwm[2]+270; pwm[9]=pwm[9]-320; pwm[3]=pwm[3]+320; pwm[8]=pwm[8]-200; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(500); if(P1!=0xff) forward(); } } void back_right() { motor_init1(); pwm[8]=pwm[8]+50; pwm[9]=pwm[9]-50; //pwm[2]=pwm[2]+150; //pwm[3]=pwm[3]-150; pwm[7]=pwm[7]+100; //pwm[0]=pwm[0]-80; //pwm[5]=pwm[5]+80; //pwm[11]=pwm[11]-30; rate(pwm); delay(300); pwm[3]=pwm[3]-70; pwm[8]=pwm[8]-70; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); while(1) { if(r==0) { if(back_flag==1) { r=1; back_right(); } if(forward_flag==1) { r=1; back_left(); } } if(l==0) { if(back_flag==1) { l=1; back_left(); } if(forward_flag==1) { l=1; back_right(); } } if(f==0) { f=1; forward(); } if(b==0) { b=1; back(); } pwm[3]=pwm[3]+70; pwm[8]=pwm[8]+70; pwm[2]=pwm[2]-70; pwm[9]=pwm[9]-70; pwm[1]=pwm[1]-600; pwm[0]=pwm[0]-600; pwm[10]=pwm[10]-600; pwm[11]=pwm[11]-600; rate(pwm); delay(300); pwm[1]=pwm[1]+600; pwm[0]=pwm[0]+600; pwm[10]=pwm[10]+600; pwm[11]=pwm[11]+600; rate(pwm); delay(500); pwm[2]=pwm[2]+70; pwm[9]=pwm[9]+70; pwm[3]=pwm[3]-70; pwm[8]=pwm[8]-70; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); } } void back_left() { motor_init1(); pwm[8]=pwm[8]+50; pwm[9]=pwm[9]-50; //pwm[2]=pwm[2]+150; //pwm[3]=pwm[3]-150; pwm[6]=pwm[6]+50; pwm[7]=pwm[7]+100; //pwm[0]=pwm[0]-80; //pwm[5]=pwm[5]+80; //pwm[11]=pwm[11]-30; rate(pwm); delay(300); pwm[3]=pwm[3]+70; pwm[8]=pwm[8]+70; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); while(1) { if(r==0) { if(back_flag==1) { r=1; back_right(); } if(forward_flag==1) { r=1; back_left(); } } if(l==0) { if(back_flag==1) { l=1; back_left(); } if(forward_flag==1) { l=1; back_right(); } } if(f==0) { f=1; forward(); } if(b==0) { b=1; back(); } pwm[3]=pwm[3]-70; pwm[8]=pwm[8]-70; pwm[2]=pwm[2]+70; pwm[9]=pwm[9]+70; pwm[1]=pwm[1]-600; pwm[0]=pwm[0]-600; pwm[10]=pwm[10]-600; pwm[11]=pwm[11]-600; rate(pwm); delay(300); pwm[1]=pwm[1]+600; pwm[0]=pwm[0]+600; pwm[10]=pwm[10]+600; pwm[11]=pwm[11]+600; rate(pwm); delay(500); pwm[2]=pwm[2]-70; pwm[9]=pwm[9]-70; pwm[3]=pwm[3]+70; pwm[8]=pwm[8]+70; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); } } void forward() { forward_flag=1; back_flag=0; motor_init1(); pwm[2]=pwm[2]-150; pwm[3]=pwm[3]+220; pwm[8]=pwm[8]+10; pwm[11]=pwm[11]-20; rate(pwm); delay(500); pwm[3]=pwm[3]-300; pwm[8]=pwm[8]+300; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(300); while(1) { if(r==0) { r=1; back_left(); } if(l==0) { l=1; back_right(); } if(b==0) { b=1; back(); } if(f==0) f=1; pwm[3]=pwm[3]+300; pwm[8]=pwm[8]-300; pwm[2]=pwm[2]+300; pwm[9]=pwm[9]-280; pwm[1]=pwm[1]-600; pwm[0]=pwm[0]-600; pwm[10]=pwm[10]-600; pwm[11]=pwm[11]-600; rate(pwm); delay(300); pwm[1]=pwm[1]+600; pwm[0]=pwm[0]+600; pwm[10]=pwm[10]+600; pwm[11]=pwm[11]+600; rate(pwm); delay(500); pwm[2]=pwm[2]-300; pwm[9]=pwm[9]+280; pwm[3]=pwm[3]-300; pwm[8]=pwm[8]+300; pwm[4]=pwm[4]+600; pwm[5]=pwm[5]+600; pwm[6]=pwm[6]+600; pwm[7]=pwm[7]+600; rate(pwm); delay(300); pwm[4]=pwm[4]-600; pwm[5]=pwm[5]-600; pwm[6]=pwm[6]-600; pwm[7]=pwm[7]-600; rate(pwm); delay(500); if(P1!=0xff) back(); } } void main(void) { labor_init(); } 29 .