基于c51单片机设计的擂台机器人(编辑修改稿)

基于c51单片机设计的擂台机器人(编辑修改稿)内容摘要：

体的综合系统。 以 C 语言进行运动程序的编写，最终实现一个能够参加擂台 竞赛的机器人。 制作 条件 根据机器人擂台的竞赛规则，以 中科欧鹏公司生产 C51 单片机 为基础 ， 设计可应用于擂台 竞赛的攻击型机器人的行为策略，设计具有竞争力的总体比赛方案。 在进攻、防守时机器人 用何 种速度和方式行进，以及设计控制系统和比赛程序。 在用教学机器人套件搭建的机器人上进行调试， 根据问题进行进一步的完善以提高其竞争力。 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 2 硬件平台 图 AT89S52 单片机 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器， 具有 8K 在系统可编程 Flash 存 储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。 在单芯片上， 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash ，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统 提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash， 256 字 节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器， 一 个 6 向量 2 级中断结构， 全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选 择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM 、 定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止 软件平台 Proteus 软件是英国 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。 它不仅具有其它 EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、 从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 3 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430 等， 20xx 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他 系列处理器模型。 在编译方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB 等多种编译器。 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 4 第 二 章 机器人 设计方案 本章简要介绍 机器人 的设计原理以及方案。 以 AT89S52 单片机为控制主板，各路传感器为输入设备 ，通过编写程序来控制小车的动作。 机器人 原理 擂台机器人包括五个模块，分别为电源模块、红外检测模块、声纳测距模 、 QTI 循线模块以及液晶显示模块。 电源采用可以安装四节五号电池的电池盒 ， 红外检测以及 QTI模块都为红外传感器集成套件，超声波模块（声纳）使用的是 HCSR04 传感器，最后采用 LCD 液晶显示器来输出测出的距离和检测到的数据。 它们的关系如下图所示 ： 超声波机器人 根据比赛规则和要求 ， 经过分析， 设计 以超声波传感器为主的擂台小车。 在小车上安装超声波传感器的目的是为了确定目标的具体位置，以此来采取相应的行动。 采用 声纳的 原因是因为其 测量距离较远 、精度较高。 根据场地的设计，给小车安装 QTI 循迹传感器套件，以此检测自身所处是否为场地内的擂台上，避免走出擂台。 第一步，为小车提供必要的功能函数，实现小车的前进、后退、左转、 右转。 这里设计两个方面，一是软件，二是硬件。 硬件部分是要理解舵机的驱动原理，即通过某种频率的脉冲信号来控制舵机的转动速度和方向。 软件也就是程序，通过 C 语言编程来实AT89S52 电源 模块 红外 检测 模块 声纳测距 模块 液晶显示模块 QTI 红外循迹模块 图 21 各部分关系图 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 5 现对 硬件的控制，这里是要求使单片机的 I/O 口输出适当的脉冲信号。 第二步，先掌握 HCSR04的工作原理，并且连接好电路，最后编写 C 程序来驱动超声波传感器。 第三步，实现小车对敌人的搜索功能。 第四步，制定相应的作战策略。 红外 机器人 红外机器人是以红外传感器来 实现对目标的 检测的。 通过红外信号的有无返回来判断目标是否被检测到，在小车中的功能与声纳的用法相似，设计方案相同，在第三章中会介绍红外传感器的应用，这里不做赘述。 马达启动 开始 搜索目标 是否发现 行动策略 是 否 图 结构流程 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 6 第 三 章 单元模块设计 在第二章中，简要介绍了 擂台小车 设计原理以及硬件选材 ，包括设计 思路与设计方案等。 在第二章的基础上， 本章为各个模块的设计进行详细介绍。 距离测量模块 超声波传感器是一款通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。 这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射 时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。 小车的距离测量模块正是用超声波传感器设计的。 超声波传感器工作 原理 图 超声波传感器 控制口发一个 10US 以上的高电平 ,就可以在接收口等待高电平输出 .一有输出就可以开定时器计时 ,当此口变为低电平时就可以读定时器的值 ,此时就为此次测距的时间 ,方可算出距离 .如此不断的周期测 ,就可以达到你移动测量的值了。 控制方式 引脚定义：正面对传感器，从左至右依次为 VCC、 Trig、 Echo、 GND 应用方法： 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 7 (1)采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号。 （ Trig 控制端送一个 10us以上高电平 ） (2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过 IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是 波的往返时间；（ Echo 接收端收到声波后输出高电平 ） (4)超声波从发射到返回的时间．测试距离 =(高电平时间 *声速 (340M/S))/2。 图 超声波传感器时序图 以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8个 40KHz 周期的 电平并检测回波。 一旦检测到有回波信号则输出回响信号。 回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。 由此用过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算出距离。 公式为： uS/58 将单位化成厘米（ CM）， uS/148 将单位化成英寸；距离 =高电平时间 *声速（ 340m/s） /2；建议测量周期为 60ms 以上，以防止信号对回响的影响。 注意事项 此模块不宜带电连接，如果要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接， 否则会影响 模 块工作。 测距时，被测物体的面积不少于 平方米且要尽量平整。 否则会影响测试结果。 液晶显示模块 该 LCD1602 液晶显示模块是专为鸥鹏科技教育机器人定制产品，接口方式及安装位置完全适应鸥鹏科技教育机器人系列，在使用过程中仅需要对位安装即可。 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 8 DMECD16 LCD1602 液晶显示模块接口定义 图 接口定义图 安装步骤 一、首先拿到的是已经焊接好接口排母的 LCD1602 液晶显示模块。 图 液晶显示模块 二、 该模块配有接口安装 用的两排 10pin 等长排针。 图 LCD 模块与排针 武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计 报告 9 三、 使用 C51 单片机驱动显示 LCD1602 时，需将两排 10Pin 的等长排针插入 JP2 排母接口。 而当要使用 AVR 单片机驱动显示 LCD1602 时，需将两排 10Pin 的等长排针插入 JP1 排母接口。 注意： JP2 和 JP2 不可同时使用。 下面以 C51 驱动显示 LCD1602 的安装方法为例说明。 图 排针安装效果图 将安装好排针的 LCD1602 液晶显示模块对位安装到鸥鹏科技 C51 AVR 控制板上的 JP7 排母接口，。