本文设计了单片机的智能机器人运动控制系统,系统

摘要：本文设计了一种单片机智能机器人运动控制系统。该系统以AT89C52单片机为核心，通过光敏传感器检测光源，通过红外传感器检测障碍物，利用PWM方波差分输出控制机器人左右行走电机。，实现机器人自动避障、自动寻找光源等功能单片机在机器人运动控制中的应用研究，并留出足够的I/O接口供开发使用

关键词：单片机；智能机器人；运动控制;

1 简介

智能机器人是当前自动化设备和先进制造技术的代表，是人工机器的终极形态。机器人涉及电子、机械、自动控制、人工智能、计算机、传感器、网络、通信等众多领域和学科，是众多高新技术发展成果的集合体。因此，智能机器人的发展与许多学科的发展息息相关[1]]。

目前，单片机技术是自动控制技术的核心发展方向之一，已广泛应用于智能仪器仪表、工业控制、机电产品和家用电器等领域。微电子技术的不断快速发展，使得单片机的功能越来越强大。本文采用单片机技术和红外技术设计并完成了智能机器人的运动控制系统。机器人智能研究在当今机器人研究领域中占有非常突出的地位单片机在机器人运动控制中的应用研究，其特点是具有感知环境、决策和人机交互等功能[2]。本文智能机器人控制系统主要实现避障、行走、跟踪、步调调节、语音控制、语音、液晶显示和地面检测等功能。当外部环境发生变化时，机器人会采取不同的措施来应对，可以更好地发挥机器人的思维能力。

2 智能机器人系统简介

2.1 系统框图

本文设计的智能机器人控制系统采用两片AT89C52单片机进行控制，用一块AT89C52单片机MCU1控制整个系统，另一片单片机驱动LCD屏LCM1602显示工作，两片单片机通过I/O接口进行通讯。为了实现单片机之间的联合工作和相互协调控制[3-4]。图 1 显示了控制系统的框图。

图1 机器人控制系统结构图

在本文的设计中，MCU 1的P1.0~P1.3分别用于触摸传感器，分别使用P1.4和P1.5用于视觉连接红外传感器，P2.0和P2.4端口用于控制继电器的驱动电路，P2.5端口用于连接检测传感器，P 2.6和P 2.7接口用于连接配速器，P3.0~P3.5接口用于连接语音芯片.

2.2 功能介绍

在行走过程中，智能机器人会发出“正在寻找目标”等相关语音提示，液晶屏上还会有“目标正在寻找中”等文字显示；如果在前进过程中发现目标，语音会发出相关提示，如：“目标已找到”；同时，液晶屏上也会显示“找物”等文字，智能机器人会自动转向目标；瞄准目标时，语音提示：“锁已被锁定。目标”，液晶屏显示：“锁定”，如果智能机器人同时继续向目标移动；如果机器人突然击中目标，语音提示：“前方有障碍物”，液晶屏显示：“障碍物迫近”，智能机器人会根据前部触手的碰撞顺序向相反方向转90度，然后继续前进；当前方地面塌陷或故障时，语音提示：“前方有危险”，液晶显示屏显示：“警告，前方有故障”，此时机器人会后退几步，然后转向后方继续前进；如果机器人在转弯过程中，步速有问题，它会自动执行步速调整程序来纠正故障。速度 [5]。然后继续往前走；当前方地面塌陷或故障时，语音提示：“前方有危险”，液晶显示屏显示：“警告，前方有故障”，此时机器人会后退几步，然后转向后方继续前进；如果机器人在转弯过程中，步速有问题，它会自动执行步速调整程序来纠正故障。速度 [5]。然后继续往前走；当前方地面塌陷或故障时，语音提示：“前方有危险”，液晶显示屏显示：“警告，前方有故障”，此时机器人会后退几步，然后转向后方继续前进；如果机器人在转弯过程中，步速有问题，它会自动执行步速调整程序来纠正故障。速度 [5]。如果机器人在转弯过程中，步速有问题，它会自动执行步速调整程序来纠正故障。速度 [5]。如果机器人在转弯过程中，步速有问题，它会自动执行步速调整程序来纠正故障。速度 [5]。

3 控制系统设计

3.1 单片机驱动电路

如果机器人想要有稳定的行走能力，就需要选择相对稳定的电机驱动系统。本设计采用三极管放大电路将单片机I/O口的输出电流放大，然后驱动继电器动作来控制电机的转动。这种设计不会对输入电流产生任何影响，并且可以为电机提供足够的电流，从而保证电路的稳定运行。

本设计的电机驱动电路采用两个NPN三极管放大单片机AT89C52的I/O输出接口的电流，并用电阻作为三极管的基极进行保护。当I/O口有输出信号时，电流会通过电阻进入前级三极管的基极，使前级三极管导通，导通电流送至第二个NPN三极管通过电阻的基极进一步放大电流，从而实现继电器的驱动电流。根据计算，进入继电器的电流经过两级放大电路后被放大2倍左右，9014在这里起到了开关的作用。经过两级放大后，继电器被驱动。

每个继电器相当于一个单刀双掷开关，所以两个单刀双掷开关构成电机的正反转控制电路，从而实现智能机器人的正反向行走动作。

3.2 触觉电路

在本设计中，智能机器人不仅要找到并跟踪目标，还需要识别目标位置。因此，本文采用红外反射传感器作为机器人的视觉功能，用于机器人检测前方是否有目标。该功能的实现主要采用两种类型的TX05D红外反射传感器。红外线反射式接近开关内部有一个红外线发射管和一个红外线接收管。发射管可以发出红外光，如果前面没有物体，接收管就不会接收到发出的红外信号。当前方有物体时，红外信号会通过物体反射回来，此时接收管会接收到红外信号，

智能机器人正面两侧安装了两个红外传感器。当机器人开始工作时，两个红外传感器会不断发出红外信号。当传感器接收到红外反馈信号时，它会向单片机发送一个高电平。单片机可以判断方向已经找到目标，单片机判断计算后，可以控制电机的方向实现跟踪。当两个红外传感器都感应到目标时，智能机器人会朝目标移动，直到击中目标。

3.3 校正步进电路

智能机器人在前进时，如果在转弯过程中电机速度不一致或步速错误，此时启动步速校正功能。该功能主要通过使用两个光耦来完成。在机器人的下部，有两个百叶窗。当智能机器人正常行走时，百叶窗会交替关闭和打开光耦。如果两个光耦的状态总是不同，说明机器人的步数正常。当光耦状态相同时，机器人的步数紊乱，需要立即纠正步数。此时，一个“腿”会随机停止，当光耦状态相反时，另一“腿”会同步前进。

4 总结

本文设计的智能机器人系统可以模拟人类的听觉、视觉、声音、触觉和简单的思维能力，在一定程度上实现机器人的基本人机交互和显示功能。本系统利用AT89C52单片机之间较好的通信，简单地处理了各个传感器之间的协调问题，以及各个传感器之间的优先响应问题。

参考

[1] 马文婷. 基于MEGA64单片机的智能搬运机器人设计[J]. 科技信息, 2011, 30, 20-24.

[2] 李萌，毛建东．单片机原理与应用[M]．中国轻工业出版社，2010.

[3] 哄永超，魏伟。移动机器人红外避障与单目视觉跟踪研究[J]．机电工程, 2006, 23 (6) :60-62.

[4] 闫冰冰，任福军．一种机器人避障运动分析的机器仿真系统[J]. 科技评论, 2008, 26 (5) :56-59.