計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)---單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì)

1、<p>　　南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　論文題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)智能小車設(shè)計(jì)</p><p>　　論文題目：Design of Microcomputer intelligent car</p><p>　　作者姓名: 徐鑫

2、 </p><p>　　所在系部: 信息系 </p><p>　　班級(jí)名稱: 計(jì)算機(jī)0922 </p><p>　　指導(dǎo)教師: 尚維來(lái) </p><p>　　2012 年 1 月</p><p

3、>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　注：1、此表一式三份，系部、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份。</p><p>　　2、類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)，類型指應(yīng)用型、理論研究型和其他。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于單片機(jī)的智能小車，俗稱“機(jī)器人”。現(xiàn)在，機(jī)器人已經(jīng)深入到人們

4、的生活中。隨著中國(guó)教育體制的不斷改革，機(jī)器人教育將最終成為中國(guó)教育事業(yè)的主流。</p><p>　　機(jī)器人教育旨在推進(jìn)青少年的素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，享受成功的喜悅，激發(fā)求知欲望，以自信、樂(lè)觀，勇于挑戰(zhàn)的態(tài)度面對(duì)未來(lái)。主要包括：</p><p>　　1、獲取新知識(shí)：機(jī)器人涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制、信息技術(shù)學(xué)科等；</p><p>　　2、提高

5、動(dòng)手能力：了解生活環(huán)境、提高想象力、創(chuàng)造力、分析解決問(wèn)題能力；</p><p>　　3、快樂(lè)教育：置身于充滿趣味性、刺激性、挑戰(zhàn)性的活動(dòng)之中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探索科技的興趣；</p><p>　　4、勇于挑戰(zhàn)：體驗(yàn)挑戰(zhàn)極限、享受成功、提高自信；</p><p>　　5、參與競(jìng)賽能力：互相合作 、共同挑戰(zhàn)、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，提高管理能力。</p><

6、p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)器人、傳感器、電機(jī)、調(diào)試</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Revivification of intelligence, call "robot". now, robots have insight into the lives of people. as china's e

7、ducation system of education reform, the robot would eventually become the mainstream of chinese education. the robot education aimed at promoting quality education of young people, cultivate the comprehensive ability to

8、 understand, students learn. enjoy happiness of success, stimulate the longing for the confidence and optimism, to face future challenges, mainly including ： </p><p>　　1. acquiring new knowledge ： robot invo

9、lving mechanism, automatic control, information technology subjects ； </p><p>　　2,.ability to understand life, and improve the environment of imagination and creativity, problem solving and analysis capabil

10、ities ；</p><p>　　3.education: happy being in full of interesting, irritating, challenging activities to stimulate students to learn, to explore the interest of science and technology;</p><p>　　4

11、.the courage to challenge: challenge the limits of experience, enjoy success, improve self-confidence;</p><p>　　5.participate in the competitive abilities: co-operation, common challenges, cultivate team spi

12、rit, improving management capacity. </p><p>　　Keywords ： robot, sensor, motor, debug</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論6</p><p>　　1.1 課題的提出6</p>

13、<p>　　1.2 研究目的和意義6</p><p>　　1.3 主要研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　1.4 解決的關(guān)鍵問(wèn)題7</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 總體方案8</p><p>　　2.1.1 各模塊的功能8</p><p&g

14、t;　　2.2 信息采集設(shè)計(jì)方案8</p><p>　　3.1 主控制模塊10</p><p>　　3.2 電源模塊11</p><p>　　3.3 信息采集模塊11</p><p>　　3.4 指南針信息采集模塊12</p><p>　　3.5 直流電機(jī)模塊13</p><p>　

15、　3.6 伺服電機(jī)模塊14</p><p>　　3.7 齒輪模塊16</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 軟件特點(diǎn)17</p><p>　　4.2 主程序17</p><p>　　4.3子程序1碰撞傳感器18</p><p>　　4.4子程序2紅外傳

16、感器121</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試22</p><p>　　5.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)調(diào)試22</p><p>　　5.2 紅外傳感器采集調(diào)試22</p><p>　　5.3 直流電機(jī)調(diào)試23</p><p>　　5.4伺服電機(jī)調(diào)試23</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望

17、24</p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題的提出</b></p><p>

18、　　隨著日本推出一款購(gòu)物輔助機(jī)器人，可以幫助人們更加輕松地進(jìn)行購(gòu)物。在出門之前，人們可以提前將所需要購(gòu)買的物品通過(guò)手機(jī)傳送給賣場(chǎng)機(jī)器人系統(tǒng)，預(yù)約機(jī)器人小助手；抵達(dá)賣場(chǎng)之后，預(yù)約好的小助手就會(huì)在入口等您，并帶您到相應(yīng)的購(gòu)物區(qū)采購(gòu)物品；自然，采購(gòu)時(shí)候的負(fù)重工作也是機(jī)器人代勞，它還會(huì)沿途介紹相關(guān)物品的打折信息，給您提供更齊備的宣傳服務(wù)。本課題就是基于這樣的背景下研制一種具有自動(dòng)購(gòu)物能力的超市購(gòu)物機(jī)器人模型。</p><p&

19、gt;　　1.2 研究目的和意義</p><p>　　超市購(gòu)物機(jī)器人是一個(gè)很好的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，它將幫助一些體弱的老年人，解放他們的雙手，讓人類更加心安理得的享受購(gòu)物的樂(lè)趣。最終把人從大量的煩瑣的重復(fù)的危險(xiǎn)的勞動(dòng)中解放出來(lái) 節(jié)省出人的腦力、物力、人力干別的創(chuàng)新之類的事情。</p><p>　　1.3 主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本課題的主要研究?jī)?nèi)容是：以模型車體為基

20、礎(chǔ)架構(gòu)﹑以MCU為主控芯片，包括直流電機(jī)、伺服電機(jī)、碰撞傳感、紅外傳感，最終實(shí)現(xiàn)能夠按照預(yù)先制定的程序進(jìn)行模擬購(gòu)物。</p><p><b>　　包括以下幾個(gè)方面：</b></p><p><b>　　1 .硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)器人組裝與系統(tǒng)優(yōu)化</p><p>　　傳感電路的設(shè)

21、計(jì)與安裝</p><p>　　電源模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　2 .軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　C語(yǔ)言為主的控制語(yǔ)言設(shè)計(jì)</p><p>　　1.4 解決的關(guān)鍵問(wèn)題</p><p>　　需解決的關(guān)鍵問(wèn)題有：</p><p>　　1、硬件各個(gè)模塊的

22、測(cè)試</p><p>　　2、軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　3、做好各系列的準(zhǔn)備，測(cè)試的具體流程</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 總體方案</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖2-1所示。該系統(tǒng)主要由MC

23、U、指南針、紅外傳感、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊和電源等模塊組成。</p><p><b>　　圖2-1系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　2.1.1 各模塊的功能</p><p>　　MCU采用Freescale 16位 微處理器MC9S12DG128,CPU工作頻率可達(dá)50MHz，總線頻率可達(dá)25MHz。</p><

24、;p>　　指南針模塊：搜集磁場(chǎng)函數(shù)，確定機(jī)器人所要走的路線以及方向。</p><p>　　直流電機(jī)模塊：通過(guò)兩個(gè)直流電機(jī)控制機(jī)器人的兩個(gè)輪子，從而可以控制其速度。</p><p>　　伺服電機(jī)模塊：通過(guò)伺服電機(jī)控制機(jī)器人的兩個(gè)機(jī)械手臂，從而實(shí)現(xiàn)取物功能。</p><p>　　傳感模塊：傳感通過(guò)紅外掃描到貨架的距離或碰撞到木板來(lái)控制機(jī)器人何時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎或取物等動(dòng)作

25、。</p><p>　　電源模塊：由11伏的鋰電池提供工作電壓。</p><p>　　2.2 信息采集設(shè)計(jì)方案</p><p>　　在信息采集和路徑選擇方面采用紅外傳感器、碰撞傳感器和指南針混合尋跡方案。這種方案用紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)“近視”檢測(cè)，由于紅外檢測(cè)速度快，可對(duì)近處的偏差進(jìn)行快速反映；給主控器充足的時(shí)間做出剎車、減速及轉(zhuǎn)彎的決策，可提供的信息量大，采用紅外檢

26、測(cè)和指南針檢測(cè)相結(jié)合檢測(cè)的跡方案，可大大改善購(gòu)物車行走路徑的準(zhǔn)確性，提高購(gòu)物車的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 主控制模塊</b></p><p><b>　　1.MCU選型</b></p><p>　　主控M

27、CU采用Freescale 16位 微處理器MC9S12DG128,CPU工作頻率可達(dá)50MHz，總線頻率可達(dá)25MHz。</p><p>　　更大的存儲(chǔ)空間：128KB程序存儲(chǔ)空間，8KB 的RAM，2KB的EEPROM。豐富的I/O接口：SCI、SPI、IIC、CAN、A/D等接口靈活的PWM模塊：8路8位或4路16位PWM模塊，每路均可獨(dú)立操作。</p><p>　　更合理的電源電路

28、設(shè)計(jì)模塊化供電：微處理器、A/D、電機(jī)控制等部分獨(dú)立供電，減少電源相互干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。</p><p>　　主控板提供常用的通信接口，方便掛接特定的功能模塊，如：攝像頭和指南針傳感器,超聲波傳感器等。</p><p>　　提供A/D和PWM的外擴(kuò)功能,傳感器接口多達(dá)24路.</p><p>　　可下載多套程序可供用戶在不同情況下選擇自己希望運(yùn)行的程序;<

29、/p><p>　　先進(jìn)的Zigbee無(wú)線技術(shù)可讓兩個(gè)以上的機(jī)器之間通訊成為現(xiàn)實(shí),這在機(jī)器人組網(wǎng)協(xié)作工作時(shí)可以相互之間通過(guò)無(wú)線傳遞信息,</p><p>　　機(jī)器人圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用可以讓機(jī)器人識(shí)別顏色以及物體形狀并能記憶在機(jī)器人大腦中,這些更多的增加了機(jī)器人的學(xué)習(xí)趣味。</p><p><b>　　圖3-1主控制器圖</b></p>

30、<p><b>　　3.2 電源模塊</b></p><p>　　電源的充足性設(shè)計(jì)：充分考慮系統(tǒng)外接部件的數(shù)量，保證滿負(fù)載時(shí)的電源供給。</p><p>　　硬件強(qiáng)大的可擴(kuò)展性,例如直流電機(jī)可拓展到10路以上,每路電流可達(dá)5A,伺服電機(jī)可拓展15路以上等等。</p><p><b>　　圖3-2電源原理圖</b>

31、</p><p>　　3.3 信息采集模塊</p><p>　　具體信息采集原理和實(shí)現(xiàn)電路如下：</p><p>　　1、 紅外路徑信息采集模塊</p><p>　　紅外傳感器的檢測(cè)原理如下圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 紅外檢測(cè)原理</p><p>　　紅外傳感器的電路原理如下圖

32、3-4所示：</p><p>　　圖3-4 紅外檢測(cè)原理圖</p><p>　　3.4 指南針信息采集模塊</p><p>　　隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,目前已實(shí)現(xiàn)了基于磁通門、磁感應(yīng)式和霍爾效應(yīng)</p><p>　　的數(shù)字化指南針[1,2]。其中磁通門和磁感應(yīng)式指南針精度較高,可達(dá)到±5,°</p><p

33、>　　3.5 直流電機(jī)模塊</p><p>　　直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。直流電機(jī)有多種不同尺寸和配置。圖3-5所示為教育系列的直流電機(jī)，它們非常適合用來(lái)控制小型移動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。</p><p>　　圖3-5直流電機(jī)的圖片</p><p>　　直流電機(jī)工作時(shí)需要給電機(jī)轉(zhuǎn)子上的線圈通電。電流在線圈中流動(dòng)便產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與線

34、圈外固定的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相斥。這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的力可推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　用于描述電機(jī)電源要求和電機(jī)性能的參數(shù)有很多。其中，最基本的一個(gè)就是他的工作電壓（額定電壓），該電壓是驅(qū)動(dòng)電機(jī)推薦使用的電壓。當(dāng)實(shí)際電壓低于額定電壓時(shí)，大多數(shù)電機(jī)仍可以正常工作，但輸出功率要減小。另外，大多數(shù)廠家給出的電機(jī)額定電壓都比較保守，所以當(dāng)實(shí)際電壓高于額定電壓時(shí)，電機(jī)一般也可以正常工作，但通過(guò)這種方法獲得輸

35、出功率增加是以犧牲電機(jī)壽命為代價(jià)的。</p><p>　　電機(jī)的另一個(gè)性能參數(shù)是工作電流。電壓恒定時(shí)，電機(jī)上的電流與它的輸出功率成正比。當(dāng)空載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的電流最??；當(dāng)負(fù)載增大到使電機(jī)堵轉(zhuǎn)的程度時(shí)，電機(jī)上的電流最大，該電流被稱為電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，它也是電機(jī)在額定電壓下的最大工作電流。</p><p>　　通過(guò)電機(jī)的電流越大，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力（或轉(zhuǎn)矩）就越大，這是電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈與周圍永久磁鐵之間

36、電磁場(chǎng)相互作用的直接結(jié)果。線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與通過(guò)它的電流大小成正比，而電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩與兩個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度直接相關(guān)。</p><p>　　評(píng)價(jià)電機(jī)性能的另一個(gè)參數(shù)是它的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)在額定電壓下，被迫賭轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小，此時(shí)電機(jī)上的電流即為堵轉(zhuǎn)電流。對(duì)小電機(jī)而言，轉(zhuǎn)矩通常以盎司-英寸（1盎司=28.35克）為單位衡量（即距離電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心為一英寸的力臂上所產(chǎn)生的直線里大小）。</p>

37、<p>　　電機(jī)所提供的功率大小等于輸出軸的轉(zhuǎn)速與力矩的乘積。當(dāng)電機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（空載狀態(tài)），輸出轉(zhuǎn)速最大，但轉(zhuǎn)矩為零，此時(shí)電機(jī)不驅(qū)動(dòng)任何機(jī)構(gòu)，因此輸出功率為零（實(shí)際上電機(jī)也會(huì)消耗一部分功率克服內(nèi)部摩擦，但這種功率不產(chǎn)生任何輸出作用）；當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，輸出最大的轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)速為零，因此輸出功率也等于零。在兩種極限情況之間，輸出功率與轉(zhuǎn)速間呈一種拋物線的關(guān)系，如圖3-6所示。在正常工作范圍的中部，電機(jī)產(chǎn)生的功率最大。</p&g

38、t;<p>　　圖3-6 電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及輸出功率之間的理想曲線</p><p>　　圖中實(shí)線表示電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。在該直線的右側(cè)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大（100%），而轉(zhuǎn)矩為零，這一點(diǎn)代表了電機(jī)空轉(zhuǎn)，沒(méi)有做任何有用功的情況。而在直線的左側(cè)，轉(zhuǎn)速為零，但轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值，這一點(diǎn)代表了電機(jī)因負(fù)載太大而堵轉(zhuǎn)的情況。圖中虛線表示電機(jī)的功率輸出，它等于電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積。輸出功率的最大值位于電機(jī)正常工作范圍的中

39、點(diǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都不為零。</p><p>　　3.6 伺服電機(jī)模塊</p><p>　　伺服電機(jī)是一種能根據(jù)指令到達(dá)特定位置的專用電機(jī)。伺服電機(jī)由一個(gè)直流電機(jī)、一個(gè)齒輪減速單元、一個(gè)軸位置傳感器和一套控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電路組成?！八欧币辉~本身是指系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)其行為能力，也就是說(shuō)，系統(tǒng)在響應(yīng)控制信號(hào)時(shí)，能夠檢測(cè)自身位置并補(bǔ)償外加的負(fù)載。</p><p>　　伺服電機(jī)

40、主要用在定位控制方面，因此它們輸出軸的行程往往限制在180°左右。伺服電機(jī)的輸入信號(hào)是控制輸出軸到達(dá)期望角位移的一串波形。伺服電路的功能是測(cè)量當(dāng)前位置并確定它與期望位置的差異。如果有差異存在，伺服電路就會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使輸出軸達(dá)到期望位置。圖3-8所示為伺服電機(jī)的工作原理</p><p>　　圖3-7 伺服電機(jī)工作原理圖</p><p>　　伺服電機(jī)接收一個(gè)代表輸出軸期望位置的輸

41、入信號(hào)。伺服控制電路將輸入信號(hào)與代表輸出軸實(shí)際位置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，并得到一個(gè)“誤差”信號(hào)去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)。伺服電機(jī)上都有一個(gè)內(nèi)置的齒輪減速器，它的輸出才是電機(jī)的最終輸出。位置傳感器返回代表實(shí)際位置的反饋信號(hào)。</p><p>　　伺服電機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的三線接口，包括電源線、地線和控制線?？刂凭€采用PWM機(jī)制對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行編碼。伺服PWM不同于DC齒輪減速電機(jī)的速度控制PWM。在速度控制PWM方法中，占空

42、比（即“ON時(shí)間”所占的百分比）決定了電機(jī)的速度。而在伺服PWM機(jī)制中，脈寬的寬度只代表一個(gè)特定的控制值。</p><p>　　圖3-9所示為三種控制伺服電機(jī)的PWM波形。波形寬度范圍從920us到2120us不等。每種脈沖的時(shí)間寬度對(duì)應(yīng)于伺服電機(jī)將要達(dá)到的特定角位移。例如，中間波形的脈沖寬度為1520us，它代表伺服電機(jī)行程范圍的中間位置。</p><p>　　正脈沖的寬度決定了伺服電機(jī)

43、的期望位置。對(duì)于我們使用的伺服電機(jī)有效的脈沖寬度范圍從920us到2120us，行程中間位置對(duì)應(yīng)的脈沖寬度為1520us。</p><p>　　圖3-8 伺服電機(jī)脈沖寬度定位波形</p><p><b>　　3.7 齒輪模塊</b></p><p>　　齒輪是一種邊緣帶有齒的輪子，是一種簡(jiǎn)易的機(jī)械裝置。齒輪可以用來(lái)傳遞力，改變速度（加速或者減速

44、），以及改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。</p><p>　　圖a所示的傳動(dòng)類型能夠改變運(yùn)動(dòng)的形式，齒輪是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，下方的齒條則是直線運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　圖b所示的傳動(dòng)類型能夠改變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度；</p><p>　　圖c所示的傳動(dòng)類型不僅改變了運(yùn)動(dòng)的速度而且改變了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸線方向。</p><p>　　a

45、 b c</p><p><b>　　圖3-9 傳動(dòng)類型</b></p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　編程軟件Robot edu采用流程圖模式編程。流程圖由基本模塊來(lái)構(gòu)建，基本模塊包括輸出執(zhí)行模塊、信號(hào)輸入模塊、流程控制模塊三部分，每一個(gè)圖形模塊都

46、可以完成一定的功能，只要按邏輯連接這些模塊可以很快的完成一個(gè)程序的編寫，通過(guò)畫流程圖的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的編程。從而使機(jī)器人根據(jù)周圍的環(huán)境執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如：前進(jìn)、后退、拐彎、加速、減速等。流程圖支持全局變量、簡(jiǎn)單表達(dá)式、復(fù)合條件判斷、循環(huán)等。</p><p>　　軟件采用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，每種控件作為一個(gè)類對(duì)象，描述了此控件的類型、位置、連接屬性、節(jié)點(diǎn)的設(shè)置屬性等信息以及對(duì)各種屬性改變的方法。利用這些方

47、法，可以方便的對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)象的屬性更新和對(duì)象位置的移動(dòng)等各種操作。</p><p><b>　　4.1 軟件特點(diǎn)</b></p><p>　　☆ 圖形化編程，直觀、易于學(xué)習(xí)和操作；</p><p>　　☆ 編輯、編譯、程序下載到主控芯片的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；</p><p>　　☆ 屏蔽軟硬件接口部分，降低偏向于硬件的嵌入式系

48、統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度；</p><p><b>　　☆ 可擴(kuò)展性強(qiáng)。</b></p><p><b>　　4.2 主程序</b></p><p><b>　　圖4-1 主程序圖</b></p><p>　　圖4-2圖形化主程序</p><p>　　4.3子程序1碰

49、撞傳感器</p><p>　　碰撞傳感器的運(yùn)作流程如圖4-3</p><p>　　4-3碰撞傳感器的流程圖</p><p>　　圖4-4圖形化子程序1碰撞傳感器1</p><p>　　圖4-5圖形化子程序1碰撞傳感器1</p><p>　　4.4子程序2紅外傳感器1</p><p>　　圖4-6

50、圖像化子程序2紅外傳感器1</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　5.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)調(diào)試</p><p>　　購(gòu)物車由于重心較高，正常工作時(shí)速度較快，因此導(dǎo)致工作過(guò)程中穩(wěn)定性不高，并且時(shí)有出現(xiàn)翻車現(xiàn)象，最終通過(guò)拆除除直流電機(jī)3，將車體底盤降低，重心下降從而很好的解決了問(wèn)題。</p><p&

51、gt;　　5.2 紅外傳感器采集調(diào)試</p><p>　　3個(gè)紅外傳感器的布局采用上1下2的布局方式，這樣能夠充分檢測(cè)貨架信息，在軟件設(shè)計(jì)上大體程序如下：</p><p>　　AD_value = Read_Sensor();//得到傳感器狀態(tài)</p><p>　　if((AD_value&0xE7)==0) error = error0; //判斷位置&

52、lt;/p><p>　　else if((AD_value&0xF0)!=0xF0){ //判斷狀態(tài)</p><p>　　if((AD_value&0x80)==0) error = -error6;</p><p>　　else if((AD_value&0xC0)==0) error = -error5;<

53、/p><p>　　else if((AD_value&0x40)==0) error = -error4;</p><p>　　else if((AD_value&0x60)==0) error = -error3;</p><p>　　else if((AD_value&0x20)==0) error = -error2;&l

54、t;/p><p>　　else if((AD_value&0x30)==0) error = -error1;</p><p>　　else if((AD_value&0x10)==0) error = error0; </p><p><b>　　} </b></p><p>　　else

55、if((AD_value&0x0F)!=0x0F){ //判斷狀態(tài)</p><p>　　if((AD_value&0x01)==0) error = error6;</p><p>　　else if((AD_value&0x03)==0) error = error5;</p><p>　　else if((A

56、D_value&0x02)==0) error = error4;</p><p>　　else if((AD_value&0x06)==0) error = error3;</p><p>　　else if((AD_value&0x04)==0) error = error2;</p><p>　　else if((AD

57、_value&0x0C)==0) error = error1;</p><p>　　else if((AD_value&0x08)==0) error = error0; } </p><p>　　5.3 直流電機(jī)調(diào)試</p><p>　　速度對(duì)機(jī)器人的總體工作會(huì)產(chǎn)生很大影響，兩個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速存在一定的差異，因此很容易導(dǎo)致購(gòu)物車偏離正

58、常軌道行走，最終通過(guò)設(shè)置指南針的函數(shù)來(lái)修正由于兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速不一樣導(dǎo)致的偏差以及通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)調(diào)整兩輪子的速度得以解決問(wèn)題。</p><p><b>　　5.4伺服電機(jī)調(diào)試</b></p><p>　　由于伺服電機(jī)在取物的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)磁場(chǎng)形成一定的影響，因此很多時(shí)候會(huì)導(dǎo)致指南針的函數(shù)發(fā)生變化從而使得機(jī)器人行走方向發(fā)生變化，最終通過(guò)只用一個(gè)伺服電機(jī)并延長(zhǎng)取物后延時(shí)的

59、方式，直至伺服電機(jī)完全不轉(zhuǎn)動(dòng)才繼續(xù)下一個(gè)動(dòng)作的方式成功地解決了問(wèn)題。</p><p><b>　　第六章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們做出了一個(gè)由C語(yǔ)言為主要控制語(yǔ)言的單片機(jī)智能小車模型。超市購(gòu)物機(jī)器人的設(shè)計(jì)主要包括路徑信息采集模塊（包括紅外和指南針兩種）、電機(jī)控制模塊、電源模塊。</p><p>　　機(jī)

60、器人是一種具有某種擬人功能的機(jī)械電子裝置,是人類進(jìn)入20世紀(jì)后具有代表性的高技術(shù)。機(jī)器人的出現(xiàn)及進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式,使之成為“人——機(jī)器人——機(jī)器——自然界”的新模式。這樣,就可以把工人從直接生產(chǎn)的崗位上解放出來(lái),成為生產(chǎn)的組織者和指揮者。</p><p>　　為了制作自主運(yùn)行的機(jī)器人，必須有微型計(jì)算機(jī)。近年來(lái)，微型計(jì)算機(jī)，不僅是CPU，而且增加ROM或RAM、I/O等裝配在一個(gè)芯片上。單純用眼

61、睛看，不可能說(shuō)哪一部分是CPU、哪一部分是I/O。照片1-2是紫光教育機(jī)器人主控制芯片MC9S08GB60（簡(jiǎn)稱GB60）內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。I/O端口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和計(jì)時(shí)器等各種各樣功能裝入一個(gè)芯片中。全部說(shuō)明這些功能，就能寫出一本書(shū)了，所以這里僅僅將大體結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。</p><p><b>　　CPU</b></p><p>　　CPU稱為中央

62、運(yùn)算處理裝置，它根據(jù)指令忠實(shí)地執(zhí)行處理，可以說(shuō)相當(dāng)于人類的大腦。</p><p><b>　　ROM</b></p><p>　　ROM（只讀存儲(chǔ)器）為通常僅能從CPU讀出的存儲(chǔ)器（記憶裝置）。用戶事先在ROM上寫好程序，CPU將指令從ROM中讀出使用。GB60內(nèi)裝快速存儲(chǔ)器（Flash ROM），利用CPU的功能，采用從個(gè)人電腦上用通信改寫ROM數(shù)據(jù)的方式。即使計(jì)算

63、機(jī)的電源斷電，存儲(chǔ)下來(lái)的內(nèi)容也不會(huì)消失。</p><p><b>　　RAM</b></p><p>　　RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）為可以一邊任意地寫入、一邊任意地刪除的存儲(chǔ)器。CPU在某種場(chǎng)合可以使用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。微型計(jì)算機(jī)斷電的同時(shí)存儲(chǔ)下來(lái)的內(nèi)容完全消失。</p><p><b>　　輸入/輸出端口</b></p&g

64、t;<p>　　輸入/輸出（I/O）端口是微型計(jì)算機(jī)對(duì)外能輸入數(shù)據(jù)或輸出數(shù)據(jù)的端口?？梢赃M(jìn)行連接端口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的讀入或進(jìn)行顯示器（LED）的開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　A/D轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的裝置。對(duì)CPU，為了作為數(shù)值使用所有的數(shù)據(jù)，和人們讀取測(cè)試器的刻度一樣，將A/D轉(zhuǎn)換引腳的輸入電壓數(shù)字

65、化。GB60單片機(jī)可以使用8通道的A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p><b>　　D/A轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器是用計(jì)算機(jī)將處理的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置。和A/D轉(zhuǎn)換器相反，由CPU將處理的數(shù)值從D/A轉(zhuǎn)換器的引腳作為電壓輸出。</p><p><b>　　脈沖輸入</b></p>&l

66、t;p>　　脈沖輸入可以測(cè)量ON和OFF的重復(fù)次數(shù)。</p><p><b>　　PWM輸出</b></p><p>　　PWM就是脈寬調(diào)制，可以使它控制電動(dòng)機(jī)的速度等。</p><p><b>　　串行通信端口</b></p><p>　　是保持串行通信的部分。GB60的內(nèi)置快速存儲(chǔ)器（Fl

67、ash ROM）寫入時(shí)也使用這個(gè)端口。</p><p>　　因此，機(jī)器人的廣泛使用將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式以至整個(gè)社會(huì)帶來(lái)極大的影響。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類生活的各種領(lǐng)域，研制具有人類外觀特征，可以模擬人類行走與其他基本操作功能的類人型機(jī)器人一直是人類對(duì)機(jī)器人研究的夢(mèng)想之一。由于類人型機(jī)器人研究是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，其本身包含著多項(xiàng)高科技成果，在很大程度上代表著一個(gè)國(guó)家的高科技發(fā)展水平，因此

68、，一些發(fā)達(dá)國(guó)家不惜投入巨資進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)和一直關(guān)心支持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。我要在這里對(duì)他們表示深深的謝意！</p><p>　　感謝我的指導(dǎo)老師——尚維來(lái)老師，沒(méi)有您的悉心指導(dǎo)，

69、沒(méi)有你認(rèn)真的審閱，就沒(méi)有這篇論文的順利完成，從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。</p><p>　　寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始</p><p>　　感謝大學(xué)里的各位科目的老師，三年的時(shí)間

70、里，我們從你們這學(xué)到了知識(shí)，學(xué)到了很多做人的道理，也感謝大學(xué)，讓我們度過(guò)了幾年的美好時(shí)光，認(rèn)識(shí)了很多很好的朋友，大學(xué)是無(wú)數(shù)高中學(xué)子向往的地方，是人生夢(mèng)想起航的地方，所以我真誠(chéng)的感謝南化院給我?guī)?lái)的一切!謝謝</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 姜志海.單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M] 電子工業(yè)出版社.</p><p&g

71、t;　　[2] 楊紅孺.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字電路) [M].哈爾濱: 哈爾濱地圖出版社,2003.</p><p>　　[3] 李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M].北京: 北京航空航天出版社1993.[4]雨宮好文. 傳感器入門[M] . 北京:科學(xué)出版社,2000.</p><p>　　[4] 邁克、普瑞德科，機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì)[M],科學(xué)出版社，2001年3月</

72、p><p>　　[5]許大中等. 電機(jī)控制[M] . 杭州:浙江大學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[6]黃玉清 梁靚 張玲霞 李想.機(jī)器人的差分方向控制與實(shí)現(xiàn)[J].信息與電子工程.2004-9,2(3).</p><p>　　[7]余國(guó)衛(wèi) 譚延軍.基于AT89S52單片機(jī)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[J].微處理機(jī).2006-10,5</p><p

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74、華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）[M].北京:高等教育出版社,1999.</p><p>　　[12]黃玉清 梁靚.機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的路徑規(guī)劃算法[J].《微計(jì)算機(jī)信息》嵌入式SOC.2006.22(7-2).</p><p>　　[13]萬(wàn)永倫 丁杰雄. 一種機(jī)器人尋線控制系統(tǒng)[J]. 電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2003,32(1).</p><p>　　[14]黃

75、玉清 梁靚. 基于嵌入式PC的機(jī)器人光電尋線系統(tǒng)[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào).2004-12,19(4).</p><p>　　[15]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京航空航天大學(xué)出版社,1990.</p><p>　　[16] 求是科技，單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航[J]，人民郵電出版社，2002年8月</p><p>　　[17] 張俊謨，單片機(jī)中級(jí)教程[M]