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基于单片机智能机器人控制系统研究设计

作者:时间:2009-04-23来源:网络收藏

引 言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/173770.htm

技术作为自动控制技术的核心之一,被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。随着微电子技术的迅速发展,功能也越来越强大,本设计技术、完成设计。研究在当前机研究领域具有十分突出的地位, 其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能[1]。本器人系统主要实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示,地面探测等功能。在遇到外界条件发生变化时,该将采取不同的措施对待,较好地表现出该的思考能力。

1 智能简介

1.1 系统框图

该智能机器人采用两片AT89C51[2]控制,一片单片机MCU1用于整个系统的控制,另一片单片机MCU2用于驱动液晶屏LCM1602工作,它们之间通过I/O口通讯,以实现两片单片机共同工作的相互协调控制。系统框图[3]如图1所示。

图1 机器人结构图

设计中,MCU1的P1.0、P1.3分别接触觉传感器,P1.6-P1.7接视觉红外传感器,P2.0-P2.4口控制继电器驱动电路,P2.5口接地面探测传感器,P2.6-P2.7接步伐校正光耦器,P3.0-P3.5接ISD25120语音芯片。

1.2 实现功能

机器人在移动过程中,会发出语音提示:“目标搜索中”,同时液晶显示:“Target is in searching”;前进过程中发现目标,语音提示:“发现目标”;液晶显示:“Find object”,机器人自动向该目标转向;对准目标后,语音提示:“锁定目标”,液晶显示:“Lock it”,同时机器人向目标继续前进;如机器人撞上目标,语音提示:“前方有障碍物”,液晶显示:“Obstacles impending”,机器人根据触角碰撞的先后顺序,向该相反的方向转角约100度,继续前进;当前方地面出现断层,语音提示:“危险,前方地面有断层”,液晶显示:“Warning,fault ahead”,同时机器人会向后退几步,转向后继续前进;如果机器人在转向过程中,步伐错乱,便会自动执行步伐调整程序,以校正步伐。

2 系统设计

2.1 驱动电路

要想让机器人有稳定行走能力,需要选择稳定的电动机驱动系统。本设计利用三极管放大作用对单片机I/O口电流进行放大,驱动继电器控制电动机转动。且不会对输入电流有任何影响,完全可以给电动机提供大电流,保证电路工作稳定。

电动机驱动电路采用两个NPN管对单片机AT89C51的I/O口输出电流信号放大,利用电阻R19、R20作为三极管基极进行保护。当单片机I/O口有信号输出时,该电流经电阻后送入第一级三极管基极,使第一级三极管导通,导通电流经电阻送入第二个三极管基极,进一步放大电流,以达到继电器驱动电流。根据计算,送入继电器的电流是经过两极放大电路放大了约β2倍,9014在此做开关作用。经过两级放大后驱动继电器。如图2所示。

图2 电机驱动电路原理图


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