机器人小强竞速与循迹设计与总结报告new

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1、8机器人小强竞速与循迹设计与总结报告摘要：控制系统我们使用的是AT89S51单片机，单有硬件是不够的，只有在程序的控制下，它才能按我们的要求去工作，在这里我们选择了汇编语言进行编程，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。动力方面我们选用了三个伺服电机，俗称舵机。在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素舵机可以在微机电系统中作为基本的输出执行机构，舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。为了保证单片机及舵机工作的稳定，我们选用

2、了LM7805直流稳压+5电源，对其供电。这样机器人“小强”就可以在单片机的控制下实现稳步前进。循迹方面，我们采用三对黑白对管，并经比较运算放大器LM324处理传给单片机，再经单片机发出信号，控制小强行进速度与转向，实现循迹功能。关键字：单片机舵机汇编语言PWM原理竞速循迹班级：电自0814姓名：高汝信张国奎张新源8一：方案设计与论证方案1：直接用+5V电源为单片机提供电能。由于不同的工作电压，舵机会产生不同的力矩和转速，一般的舵机工作电压是4—6V，要想让小强实现竞速，舵机必须提供最大的力矩和转速，

3、我们选取+6V的电源.为舵机提供电能。方案2：将LM7805直流稳压电源的输出端连接到单片机的+VCC上，为单片机提供稳定的直流5V电压。考虑到随着电池的工作，电压会发生变化，进而导致舵机的转速发生不同程度的变化，最终使得小强的行进扭曲变形，甚至速度大减。因此，我们选用同时用LM7805直流稳压电源为单片机和三个舵机提供电能，这样对于舵机来说，避免了因为电池的电压不稳定，致使舵机无法按理想设计进行正常工作的坏结果。方案论证：方案1中考虑到舵机长时间工作在+6V（4节1.5伏电池）的电压下会产生大量的热

4、，容易损坏器件。而且长时间工作会使电压有所下降而不稳定。方案2中，采用用LM7805直流稳压电源同时为单片机和舵机提供电能，电压稳定。对于小强的步长我们可以通过改变占空比，来调节PWM脉冲信号的宽度，进而使舵机的转角发生不同角度的改变。对于小强的步频，我们可以通过改变延时程序的部分参数，使得舵机工作在最佳状态。方案选定：方案2二：电路设计AT89S51主要功能列举如下：1、为一般控制应用的8位单芯片2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz）3、内部程式存储器（ROM）为4KB4、内部数

5、据存储器（RAM）为128B5、外部程序存储器可扩充至64KB6、外部数据存储器可扩充至64KB7、32条双向输入输出线，且每条均可以单独做I/O的控制8、5个中断向量源9、2组独立的16位定时器10、1个全多工串行通信端口1.AT89S51单片机电路图81.设计的流程图系统初始化定时器T0初始启动T0开放中断中断产生中断是否产生下一个波形结束开始NＹ　8三、小强行进原理1.PWM（PulseWidthModulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波

6、形（含形状和幅值）。通常有一列占空比不同的矩形波脉冲构成，是一种周期一定而高低电平的占空比可以调制的方波。如下图所示是典型的PWM信号，其中T称为PWM的周期，t为PWM的有效时间，其中t与T的比值为描述PWM的重要参数，即占空比。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化来改变舵机的位置。舵机获得的直流偏置电压与内部的电位器的电压比较，来获得电势差的输出，最后电势差的输出决定电机的正反转。单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生T=20

7、ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。根据舵机工作原理：当脉冲宽度为t=2ms，该高电平指令由CPU发出时，舵机为左极限位置，舵机正转；当t=1ms的脉冲信号指令由CPU发出时，舵机为右极限位置，舵机反转；当t=1.5ms的脉冲信号指令由CPU发出时，舵机复位。2.小强的行进方式8①本设计小强由三个舵机来完成它的行进，其中舵机A控制小强的腿a和a′；舵机B控制小强的腿b和b′；舵机C控制小强的腿c和c′对应每两条腿之间分别由一根细杆相连。②舵机A正转时，腿a支

8、地，腿a′抬起，此时脉冲宽度是2ms；反转时,脉冲宽度为1ms,腿a、a′抬落方式正好相反。③舵机B、C正转时，脉冲宽度为2ms，对应腿分别前进。反转时，脉冲宽度为1.5ms，对应腿复位。3.小强的循迹原理小强循迹电路图4.舵机的原理与控制（1）舵机内部结构一个舵机内部包括了一个小型直流马达，一组变速齿轮组，一个反馈可调电位器，及一块电子控制板。其中，高速转动的直流马达提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，舵机