基于单片机轮式寻迹机器人控制系统的设计

　　0　引言

　　机器人作为一种典型的机电系统,它对现在以及未来社会都产生极大的影响。机器人的普及程度对一个国家机器人技术的发展起很大的作用,所以普及型机器人在各国流行开来[1]。寻迹机器人在社会生活中有着广泛的应用。例如自动化生产线的物料陪送机器人,医院的机器人护士,商场的导游机器人等。近年来,在国内外许多重要的各种机器人大赛中也都有寻迹机器人的身影,例如2001—2003年连续两届的全国大学生电子设计竞赛[2]、湖北省第二届电脑机器人比赛和江苏省大学生机器人大赛等。寻迹机器人比赛又可以被称为机器人旅游比赛、机器人走规定图形比赛和机器人寻迹比赛等。针对在以往大学生机器人大赛中,虽然寻迹机器人也获得了奖项,但是该寻迹机器人仍存在着速度较低、可靠性不高和对环境适应性不强等缺点。为了提高寻迹机器人的性能,降低成本,本文作者提出了AT89S52为主控器的控制系统,并设计了光电检测传感器,提高了对轨迹的检测速度和可靠性。

　　1　硬件设计

　　本着低成本、高可靠性的原则,对寻迹机器人控统硬件结构框图制系统硬件进行了方案设计,其结构如图1所示。主要由单片机、接口芯片、光电传感器、直流电机驱动模块、解除开关和电源等组成。此系统结构简单,成本低廉,抗干扰性较强。

　　1·1　微控制器的选择

　　微控制器选择是否合适直接影响寻迹机器人的性能。本设计中采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。考虑到AT89S52芯片的驱动能力有限,本设计中需要的I/O口较多,而且为了预留一定的I/O口供以后增加新的功能的需要,采用了并行接口芯片8155。该芯片含有两个可编程的8位I/O口,一个可编程的6位I/O口,一个可编程的14位定时器/计数器。8155芯片具有地址锁存功能,与51类单片机接口简单,是单片机应用系统中广泛使用的芯片。AT89S52扩展一片8155, P2·7接/CE, P2·0接IO/M,P0口和P2口确定8155的寄存器的地址[3]。可计算出命令/状态字寄存器的地址是7F00H, A口寄存器的地址是7F01H, B口寄存器的地址是7F02H, C口寄存器的地址是7F03H。

　　1·2　光电灰度传感器设计

　　光电传感器主要是用来检测地面颜色的变化,由白色变成深绿色,或由深绿色变成白色。该传感器比以前所用光敏电阻的灰度传感器反应要快得多,输入给单片机的是一个开关量,即:传感器在白带上输出的是“1”,则在深绿色的地毯上输出的是“0”[4]。AT89S52和8155是TTL系列芯片,而TTL电平输入标准为:输入L(0)<1·2V; H(1)>2·0V。即TTL器件输入低电平要小于0·8V,高电平要大于2·0V。所以它要求灰度传感器输入“1”时的电压必须大于2·0V,输入“0”时的电压必须小于1·2V。