智能机器人功能开发与设计_毕业设计(编辑修改稿)

智能机器人功能开发与设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

、震动传感器、倾角传感器、温度传感器、温湿度传感器、 LED 指示灯、程序下装口和通讯接口，配合程序完成超声波测距、红外避障、温湿度测量、编程和通讯等功能。 与 CPU3 相连的接口及传感器主要有电机、三轴加速度计、灰度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、酒精传感器、光线传感器、颜色传感器、 LED 指示灯、程序下装口和通讯接口，配合程序完成机器人移动、寻线、寻找火源、编程和通讯等功能。 系统主要 的硬件连接 如图 11 所示，其中，图 11(a)是未 安装传感器 时 系统硬件连接图，图 11(b)是 整体硬件连接图。 图 11(a) 未安装传感器系统硬件连接 2 图 11(b) 整体硬件连接 电机的安装 智能机器人系统采用两个电机分别驱动两个轮子，用户可以对两个电机分别进行控制，以完成前进、后退、转弯等多种动作。 电机的安装如图 12 所示： 图 12 电机的安装 安装电机时， 左侧电机连接线与 MOT1 接口相连； 电机连接线与 MOT2 接口相连；同时， 注意三根连接线的颜色位置。 LCD显示屏的安装 智能机器人系统可采用 LCD 显示屏来显示各个传感器的数据 ，其通过连接线与接口板相连，安装如图 13 所示： 3 图 13 LCD 的安装 在安装 LCD 显示屏时，注意接口板上各个信号引脚与 LCD 上的各个信号引脚要一一对应。 智能机器人软件介绍 系统软件部分包含 CPU 内程序部分和上位机界面两个部分。 CPU 内程序 CPU1 作为主 CPU，包含的程序如下： (1)LCD 显示程序，使数据在机器人上的显示； (2)与上位机通讯程序，实现接收上位机命令、处理分解命令以及向上位机回送命令、传感器配置信息和实时数据的功能； (3)与 CPU CPU3 通讯程序，用来向从 CPU 发送与接收命令和数据 ； (4)遥控程序，读取遥控器按键编码； (5)基本测试程序，通过向从 CPU 发送与接收的命令和数据，完成对传感器各项功能的基本测试； (6)电机速度设定程序，用来设定机器人电机的目标速度； (7)各项功能程序，通过向从 CPU 发送与接收的命令和数据以及多种传感器的配合，实现寻线、红外避障、超声波测距、红外 +超声波避障、寻找火源等功能； (8)开放程序，用户可通过调用从 CPU 的各项传感器数据，配合自身设计的算法，实现相应的功能。 CPU2 作为从 CPU，包含的程序如下： 4 (1)与 CPU1 的通讯程序，接收来自 CPU1 的命令和数据、并向 CPU1 发送请求数据； (2) 实现各种功能的程序，实现检测传感器数据功能，以及各传感器的启动、运行、读取数据的功能。 CPU3 作为从传感器，包含的程序如下： (1)与 CPU1 通讯程序，接收来自 CPU1 的命令和数据、并向 CPU1 发送请求数据； (2) 实现各种功能的程序，实现检测传感器数据功能以及各传感器启动、运行、读取数据的功能。 (3)电机控制程序，根据 CPU1 的命令，实现对电机目标速度的控制。 为了方便用户的自主开发，针对电机和 LCD 显示屏，可 按照如下方式进行控制 ： (1) 电机控 制 使用变量 和 对左右电机进行控制，二者 有四种 取值 ： MOT_SPD_FULL、 MOT_SPD_FAST、 MOT_SPD_SLOW、MOT_SPD_ZERO，分别表示全速正转、高速正转、低速正转和静止。 若需控制电机反转，则用 0 减 去 相应的取值即可。 通过上述取值的不同组合，可以实现前进、后退、转弯等运动方式。 电机控制的具体语句为 (以全速前进为例 )： {... = MOT_SPD_FULL。 = MOT_SPD_FULL。 … = FALSE。 = TRUE。 } 若用户在程序中对电机进行 操作，那么在程序的结尾处需要加入上述语句中的最后两句，以使前述控制生效。 (2) LCD 显示 若用户需用 LCD 对结果等数据内容进行 显示 ， 可采用如下语句格式： {... 5 sprintf(,格式 ,变量 )。 //第一行显示内容，没有可删除 sprintf(,格式 ,变量 )。 //第二行显示内容，没有可删除 = 1。 ... } 在上述语句中，变量 控制显示方式，共有三种取值： 一种是 只显示第一行， 一种是 只显示第二行， 还有一种是 显示两行。 格式 在使用中用需 要 显示内容的输出格式代替，如 $PRINT Distance:%dmm\n。 上位机界面 上位机界面分为通讯设置、传感器设置、演示实验和调试四个界面，如图1 1 16 和 17 所示，用户可根据后续章节介绍了解上位机界面的操作。 图 14 通讯设置 6 图 15 传感器设置 图 16 演示实验 7 图 17 调试 8 2. 功能介绍及测试 通讯设置 PC 机与智能机器人需要通过通讯接口来实施控制。 因此，需要在 PC机上进行一定的配置。 配置方法如下： （ 1）通过 USB线连接 PC机和 智能机器人 ，将两个开关拨到合适的位置。 （ 2）在“计算机”上单击右键，点击“管理”，双击“设备管理器”，如图21所示。 图 21 设备管理器 （ 3）在“端口（ COM和 LPT）”中查看与 智能机器人 连接的通讯端口号，如图 22所示，此处的端口号 为 COM5（各 PC机的端口号可能不同）。 9 图 22 通讯端口 （ 4）在 PC机上打开 parasetup软件。 在通讯设置选择端口号，此处为 COM5，并点击连接。 此时窗口下方应显示“已连接 COM5”。 图 23 通讯配置 超声波 测距 功能 说明 测量位于 机器人前方障碍物 距 机器人的距离，并显示在计算机屏幕上，或显示在机器人 LCD 显示屏上。 操作 说明 (1) 安装传感器 10 该功能采用的传感器为超声波传感器，安装在 接口板 ”SR04”处，如图 24 所示： 图 24 超声波传感器与智能机器人的连接 (2) 勾选 传感器设置中 “超声波 测距 ”HCSR04”项 ,如图 25 所示， 下装传感器配置至机器人 ， 打开 “演示实验”中 超声波测距显示 ， 如图 26 所示。 图 25 超声波 测距传感器配置 11 图 26 超声波 测距显示功能选择 程序 流程 图 27 超。