基于51單片機設計的簡易智能機器人

圖4中各傳感器說明如下：

傳感器1置于機器人正前方朝下的金屬探測傳感器，用于探測金屬。

傳感器2置于機器人正前方朝前的超聲波傳感器，用于檢測障礙物。超聲波來源于555產生40 khz的方波信號，經超聲波發(fā)射頭發(fā)出。發(fā)射頭不斷發(fā)出信號，當遇到障礙物時，信號會被反射回來，從而接收頭會接受到信號，將信號送入單片機進行相應的判斷和處理。

傳感器3置于機器人正前方朝下的紅外光電傳感器，用于檢測停止線。紅外發(fā)射管發(fā)出信號，經不同的反射介質反射，根據紅外接收管是否接收到信號做出相應的判斷。

傳感器4、5置于機器人底座下方朝下的紅外光電傳感器，用于檢測地面的引導線，原理同傳感器3。

傳感器6、7置于機器人正前方朝前的光敏電阻傳感器，用于尋找光源。當機器人前方有光源照射時，光敏電阻的大小將會改變，將2個傳感器的改變量進行比較處理后送入單片機，單片機將會產生相應的調整信號，使機器人朝光強的方向行走。

傳感器8置于機器人后方兩側朝外的超聲波傳感器，用于在機器人遇到障礙物時的轉彎處理，判斷機器人是否完全繞開障礙物，原理同傳感器2。

傳感器9置于機器人正后方的光電碼盤，用于計里程，借助于鼠標原理，選用直徑為2．6 cm的塑料小輪自制光電碼盤，經過打磨使其周長為8 cm，再在該小輪上打等距離的8個孔，如圖5所示。最小測距精度可達到1 cm，足以滿足要求，兩側裝上光電傳感器，將其安裝在車尾，使之與車的行駛同步。就實際情況自制出來的各個孔之間的距離無法精確相等，但經過具體測量該光電碼盤，能保證行駛50 cm產生50個脈沖，于是采用其作為計算距離的基準單位。在直道區(qū)，可由該電路產生的脈沖數(shù)，計算出鐵片中心線至起跑線間的距離。

此外，為了清楚直觀地觀察到各傳感器的工作狀態(tài)，電路中還專門為每個傳感器設計了工作指示燈，實時顯示每個傳感器的工作狀態(tài)。

2．4 鍵盤輸入單元

鍵盤輸入單元采用獨立式鍵盤，由2個按鍵組成，其中一個為啟動鍵，另一個為顯示切換鍵，當機器人行走完全程后，按下該鍵，將顯示整個行走過程的時間。

2．5 顯示單元

顯示單元由2個7段數(shù)碼管組成，為了減少整個系統(tǒng)的功耗，采用了由單片機軟件譯碼，動態(tài)顯示，實時顯示每個斷點到起點的距離以及整個運行過程的時間。

2．6 聲光報警單元

用555作為振蕩源，用單片機觸發(fā)振蕩源驅動電磁訊響器作為聲音指示器和1只發(fā)光二極管作為光指示裝置，從而組成聲光報警單元。

2．7 電源單元

本系統(tǒng)采用2套電源分別對電機和控制電路進行單獨供電。系統(tǒng)控制電路采用經7805穩(wěn)壓后的輸出供電(5v)，電機則采用4節(jié)aa電池來供電。

3 系統(tǒng)的軟件設計

該系統(tǒng)配套的軟件程序采用模塊結構，由c語言編寫完成。主要由初始化程序、偏道調整程序、偏離光源調整程序、聲光指示子程序、讀傳感器狀態(tài)、顯示程序、定時器0的中斷服務程序、定時器1的中斷服務程序、外部中斷0的服務程序、停車處理等模塊組成。系統(tǒng)的主體流程如圖6所示。

4 結束語

該機器人在認為設定的跑道上經過多次實驗，達到了預期的效果，但是其智能化程度還遠遠不夠。隨著人工智能和神經網絡技術的不斷研究和深入，智能機器人的發(fā)展前景將會越來越廣闊。