隨著微電子技術的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機已可以在一塊芯片上同時集成cpu、存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器、a/d轉換器、d/a轉換器等多種電路，這就很容易將計算機技術與測量控制技術結合，組成智能化測量控制系統(tǒng)。這種技術促使機器人技術也有了突飛猛進的發(fā)展，目前人們已經完全可以設計并制造出具有某些特殊功能的簡易智能機器人。
1 設計思想與總體方案
1.1 簡易智能機器人的設計思想
本機器人能在任意區(qū)域內沿引導線行走，自動繞障，在有光源引導的條件下能沿光源行走。同時，能檢測埋在地下的金屬片，發(fā)出聲光指示信息，并能實時存儲、顯示檢測到的斷點數(shù)目以及各斷點至起跑線間的距離，最后能停在指定地點，顯示出整個運行過程的時間。
1.2 總體設計方案和框圖
本設計以at89c5l單片機作為檢測和控制核心。采用紅外光電傳感器檢測路面黑線及障礙物，使用金屬傳感器檢測路面下金屬鐵片，應用光電碼盤測距，用光敏電阻檢測、判斷車庫位置，利用pwm(脈寬調制)技術動態(tài)控制電動機的轉動方向和轉速。通過軟件編程實現(xiàn)機器人行進、繞障、停止的精確控制以及檢測數(shù)據的存儲、顯示。通過對電路的優(yōu)化組合，可以最大限度地利用51單片機的全部資源。
p0口用于數(shù)碼管顯示，p1口用于電動機的pwm驅動控制，p2，p3口用于傳感器的數(shù)據采集與中斷控制。這樣做的優(yōu)點是：充分利用了單片機的內部資源，降低了總體設計的成本。該方案總體方案見圖1。
2 系統(tǒng)的硬件組成及設計原理
此系統(tǒng)的硬件部分由單片機單元、傳感器單元、電源單元、聲光報警單元、鍵盤輸入單元、電機控制單元和顯示單元組成，如圖2所示。
2.1 單片機單元
本系統(tǒng)采用at89c51單片機作為中央處理器。其主要任務是掃描鍵盤輸入的信號啟動機器人，在機器人行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據，將得到的數(shù)據進行處理后，根據不同的情況產生占空比不同的pwm脈沖來控制電機，同時將相關數(shù)據送顯示單元動態(tài)顯示，產生聲光報警信號。其中，p0用于數(shù)碼管動態(tài)顯示，p1.0一p1.5控制2個電機，p1.6、p1.7為獨立式鍵盤接口，p2接傳感器，p3.2接計里程的光電碼盤，p3.7接聲光報警單元，p3.4、p3.5、p3.6接用于顯示斷點數(shù)目的發(fā)光二極管。
2.2 電機控制單元
本機器人采用了雙電機雙輪驅動的小車作為其底座。2個電機分別獨立控制其左右兩邊的車輪，靠兩邊電機的轉速的不同來實現(xiàn)轉彎功能，還可讓其原地轉彎，便于控制。而傳統(tǒng)的小車是靠動力電機和轉向電機驅動，轉彎角度難以控制，不便于使用。
電機控制電路采用大功率對管bdl39、bdl40組成的h型驅動電路，通過單片機產生占空比不同的pwm脈沖，精確調整電機的轉速。這種電路由于工作在晶體管飽和或截止狀態(tài)，避免了在線性放大區(qū)工作時晶體管的管耗，可以最大限度地提高效率;h型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)電機轉速和方向的控制;電子開關的速度和穩(wěn)定性也完全可滿足需要，整套驅動電路是一種被廣泛采用的電機驅動技術。電路見圖3。
2.3 傳感器單元
整個機器人共采用了9個傳感器，分布在整個機器人的不同部位，相互配合起不同的作用，見圖4。
