竞赛用吸尘机器人电路的研究和设计.pdf

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1、第28卷第4期湖北工业大学学报2013年O8月V0I．28No．4JournalofHubeiUniversityofTechnologyAug．2013[文章编号]1003—4684(2013)04—0057—04竞赛用吸尘机器人电路的研究和设计刘强(湖北汽车工业学院，湖北十堰442002)[摘要]针对竞赛规则，确定机器人的主要功能，为实现相应功能分别设计了单片机电路、电源电路、电动机驱动电路、灰度传感器电路、障碍物传感器电路和串口通信电路，通过在Proteus软件中仿真，表明电路能够实现机器人的功能要求．[关键词]机

2、器人；单片机；电路；仿真[中图分类号]TP368．2[文献标识码]：A机器人比赛一般要求机器人能够快速准确地完测传感器电路．电源电路主要由稳压电源电路组成．成任务，这就要求机器人有可靠的硬件系统和良好则系统的组成框图如图1所示．的软件运行环境．而机器人电路直接影响机器人的性能和运行情况．本研究拟设计一种简单、实用、高2主要电路设计效的机器人电路，以满足机器人的竞赛要求．2．1单片机电路1电路组成结构机器人工作电路是在单片机最小系统电路的基础上依次添加各种控制和驱动电路形成的．而单片吸尘机器人竞赛规则为：机器人在平面结构的

3、机要正常工作，最小系统电路则应包含单片机、系统模拟房子比赛场地上运动，其运动受墙壁和模拟的时钟电路和复位电路(图2)．家具等多个因素的影响，要求其尽量遍历房子的每2．1．1单片机类型选择在选用单机片类型时，主一个角落，从而模拟现实生活中家用吸尘机器人清要考虑系统的I／0口数量需求，同时考虑对单片机理房间的过程．模拟房子的地面为黑色，楼上房间地的熟悉程度，结合这两方面本系统决定采用面为白色，上楼时有黑色引线进行导向，色差明显．AT89C51单片机．AT89C51单片机是由美国AT—吸尘机器人在整个比赛过程中，不允许人工干预

4、_1j．MEL公司以8051为内核开发生产的，采用AT—分析比赛规则可知机器人的主要功能包括：1)MEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容自动控制行走；2)自主避障；3)能沿既定路线行走．标准MCS51指令系统及其引脚结构，是一种高性寻线检测传感器．．J稳压电源模块能、低功耗的8位单片机，内含4K字节ISP(系统在．酋t’线编程)可反复擦写1000次的FLASH只读储器．机片一电动机驱动电路完全可以满足系统的要求．障碍物检测传感器卜=={串行通信电路2．1．2系统时钟电路系统时钟是CPU形成系列图1系统的组成框图控

5、制信号的时间基准，协调单片机各功能部件的正常逻辑运行．AT89C51的系统时钟是由时钟电路产要实现以上功能则电路主要由控制电路、传感生的，由芯片内部振荡电路的输入端引脚19器电路和电源电路三部分组成．其中控制电路包括：(XTAL1)和输出端引脚18(XTAL2)来完成，将这单片机电路、直流电动机驱动电路和串行通信电路．两个引脚外接由石英晶体和陶瓷电容形成的并联谐传感器电路包括：灰度检测传感器电路和障碍物检振电路(图2)，便形成了单片机的内部时钟，芯片内[收稿日期]2013～O6—14[基金项目]湖北省教育厅B类项目(B2

6、011809)[作者简介]刘~$(1978-)，男，山东聊城人，湖北汽车工业学院讲师，研究方向为机械设计60湖北工业大学学报2013年第4期3系统电路测试[参考文献]系统电路可在单片机系统仿真软件Proteus中[1]中国人工智能学会智能机器人专业委员会．“未来伙伴进行仿真，在Proteus中绘制好系统的电路图，再把杯”中国智能机器人大赛规则[-EB／OL~．E2O13—03—04]编写好的系统驱动程序下载到仿真电路中，可以看httpf7www．docin．com／p～607728362．htm1．到：当避障传感器电路发

7、出信号时，电机A或电机E2]杨欣，张延强，张铠麟，等．实例解读51单片机[M]．B旋转，机器人则左转或右转，从而避开障碍物；当北京：电子工业出版社，2Ol1．灰度传感器发出信号时，电机A和电机B同时旋E3]李朝青．单片机＆DSP外围数字Ic技术手册(第二转，以实现前进或后退动作．测试说明，系统电路能版)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005．够满足机器人的竞赛要求．TheCircuitResearchandDesignofVacuumingRobotLIUQiang(HubeiUniv．ofAutomotiveT

8、ech．，Shiyan442002，China)Abstract：Therulesofthecontestwereanalyzed，andthemainfunctionoftherobotwasdetermined．Inordertorealizethecorresp0ndingfunction，singlechip