原標(biāo)題：基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)

基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能機(jī)器人是一個(gè)綜合性的項(xiàng)目，它結(jié)合了微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)以及單片機(jī)編程技術(shù)。以下是對(duì)該設(shè)計(jì)的詳細(xì)分析：

一、設(shè)計(jì)思想

簡(jiǎn)易智能機(jī)器人應(yīng)能在任意區(qū)域內(nèi)沿引導(dǎo)線行走，自動(dòng)繞障，在有光源引導(dǎo)的條件下能沿光源行走。同時(shí)，機(jī)器人還應(yīng)能檢測(cè)埋在地下的金屬片，發(fā)出聲光指示信息，并能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示檢測(cè)到的斷點(diǎn)數(shù)目以及各斷點(diǎn)至起跑線間的距離，最后停在指定地點(diǎn)，并顯示出整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間。

二、系統(tǒng)組成

該簡(jiǎn)易智能機(jī)器人系統(tǒng)主要由以下部分組成：

1. 單片機(jī)單元：采用AT89C51單片機(jī)作為中央處理器，負(fù)責(zé)掃描鍵盤輸入的信號(hào)啟動(dòng)機(jī)器人，在機(jī)器人行走過(guò)程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，根據(jù)不同的情況產(chǎn)生占空比不同的PWM脈沖來(lái)控制電機(jī)，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示單元?jiǎng)討B(tài)顯示，產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。

2. 電機(jī)控制單元：機(jī)器人采用雙電機(jī)雙輪驅(qū)動(dòng)的小車作為其底座，兩個(gè)電機(jī)分別獨(dú)立控制其左右兩邊的車輪，靠?jī)蛇呺姍C(jī)的轉(zhuǎn)速不同來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能，還可讓其原地轉(zhuǎn)彎，便于控制。電機(jī)控制電路采用大功率對(duì)管組成的H型驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生占空比不同的PWM脈沖，精確調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3. 傳感器單元：機(jī)器人共采用了多個(gè)傳感器，分布在整個(gè)機(jī)器人的不同部位，相互配合起不同的作用。例如，紅外光電傳感器用于檢測(cè)路面黑線及停止線，金屬傳感器用于檢測(cè)路面下金屬鐵片，超聲波傳感器用于檢測(cè)障礙物，光敏電阻傳感器用于尋找光源等。

4. 鍵盤輸入單元：采用獨(dú)立式鍵盤，由啟動(dòng)鍵和顯示切換鍵組成，用于控制機(jī)器人的啟動(dòng)和顯示切換。

5. 顯示單元：由數(shù)碼管組成，用于實(shí)時(shí)顯示每個(gè)斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離以及整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間。

6. 聲光報(bào)警單元：由振蕩源、電磁訊響器和發(fā)光二極管組成，用于在機(jī)器人檢測(cè)到金屬片或障礙物時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

7. 電源單元：采用兩套電源分別對(duì)電機(jī)和控制電路進(jìn)行單獨(dú)供電，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、工作原理

1. 循跡功能：通過(guò)紅外光電傳感器檢測(cè)路面黑線，當(dāng)機(jī)器人偏離黑線時(shí)，單片機(jī)根據(jù)傳感器的信號(hào)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使機(jī)器人回到黑線上。

2. 避障功能：通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)前方障礙物，當(dāng)機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，單片機(jī)根據(jù)傳感器的信號(hào)控制電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，避免與障礙物碰撞。

3. 金屬檢測(cè)功能：通過(guò)金屬傳感器檢測(cè)埋在地下的金屬片，當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到金屬片時(shí)，單片機(jī)控制聲光報(bào)警單元發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并存儲(chǔ)檢測(cè)到的斷點(diǎn)數(shù)目以及各斷點(diǎn)至起跑線間的距離。

4. 光源引導(dǎo)功能：通過(guò)光敏電阻傳感器檢測(cè)前方光源，當(dāng)機(jī)器人前方有光源照射時(shí)，單片機(jī)根據(jù)傳感器的信號(hào)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使機(jī)器人朝光強(qiáng)的方向行走。

四、程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)是智能機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，它決定了機(jī)器人能否按照預(yù)期的功能進(jìn)行工作。程序設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分：

1. 初始化程序：對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，包括設(shè)置定時(shí)器、中斷控制器、串口通信等。

2. 傳感器數(shù)據(jù)采集程序：通過(guò)單片機(jī)讀取各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。

3. 電機(jī)控制程序：根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的控制算法，產(chǎn)生占空比不同的PWM脈沖，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

4. 顯示和報(bào)警程序：將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上，并在檢測(cè)到金屬片或障礙物時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

五、結(jié)論

基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能機(jī)器人結(jié)合了多種技術(shù)，具有循跡、避障、金屬檢測(cè)、光源引導(dǎo)等多種功能。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，該機(jī)器人可以穩(wěn)定、準(zhǔn)確地完成各種任務(wù)。同時(shí)，該設(shè)計(jì)也為進(jìn)一步研究和開發(fā)更高級(jí)的智能機(jī)器人提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和參考。