机器人课程设计说明书

机器人课程设计说明书

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一、课程设计的内容

1、目的和意义

机器人涉及机械、电子、传感、控制等多个领域和学科。本课程设计是在《机器人学》课程的基础上，利用多传感技术、控制技术实现机器人控制系统的综合与应用，达到锻炼学生综合设计能力的目的。让我们把理论与实践结合起来，掌握更多技能。

2、设计内容

（一）、机器人硬件

本课程设计使用实验室已有的移动机器人。机器人有两个驱动轮、一个从动轮，驱动轮由舵机直接驱动。机器人控制器为89S52单片机。机器人结构图如图1所示。

图1 机器人结构简图

（二）、设计任务

利用多传感器技术，实现对机器人的轨迹规划及控制。具体为：控制机器人在规定的场地内避开障碍物走遍整个场地。

二 C51单片机编程环境与机器人智能

1、单片机与C51系列单片机

（一）、单片机

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器 RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。（二）、C51系列单片机

MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称。这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751等，其中8051是最典型的产品，该系列单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的。

本课程设计所用的AT89S52单片机是在此基础上改进而来的。AT89S52是一种高性能、低功耗的8位单片机，内含8k字节ISP可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，兼容标准MCS51指令系统及其引脚结构，在实际工程应用中，功能强大的AT89S52已成为许多高性价比嵌入式控制应

用系统的解决方案。

2、机器人与C51单片机

图3是本设计使用的机器人工程对象，它采用AT89S52单片机作为大脑，通过教学板安装在机器人底盘上，完成设计要求的基本能力，使他具备基本的智能。

图3 采用C51单片机的机器人

3、所需软件

我们将反复用到三款软件：Keil uVision2 IDE集成开发环境、SL ISP 下载软件、串口调试软件等。

(一)、Keil uVision2 IDE集成开发环境

该软件是德国KEIL公司出品的51系列单片机C语言集成开发系统。你可以在KEIL公司的网站上获得该软件的安装包。（二）、SL ISP软件下载工具

该软件是广州天河双龙电子有限公司推出的一款ISP下载软件，使用该软件你可以将可执行的文件下载到你的机器人单片机上。该软件的使用

需要你的计算机有并行口。你可以在双龙公司的网站中获得该软件。

（三）、串口调试软件

此软件是用来显示单片机与计算机的交互信息的。在硬件上你的计算机至少要有串口或USB接口来与单片机的教学板的串口连接。这个在实验室中提供了该软件的绿色版本，无需安装即可使用。

三、小车硬件安装过程

1.安装机器人底盘硬件

（1）将13/32英寸的橡胶套圈插到宝贝车底盘衷心的孔内。

（2）确保底盘中心孔的边缘嵌在橡胶圈的凹槽中。

（3）用4个螺丝将螺柱固定在底盘上。

2.拆除舵机摆臂

（1）用螺丝起子去掉舵机摆臂和电机输出轴之间的螺钉。

（2）将舵机摆臂从电机输出轴上取下来。

（3）将螺丝钉保存好，而后还会用到。

3.将电机安装到底盘上

（1）用盘头螺丝和螺母将舵机固定在底盘上。为了最好的性能，必须从里面而不是从外面把电机放入巨型窗口。

（2）用标签纸标识伺服电机的左右轮。

4.安装电池盒

（1）用平头螺丝和螺母将电池盒固定在宝贝车机器人的底盘下面。

（2）将螺丝穿过电池盒，然后在底盘上面用螺母紧固。

（3）将电池盒的电源连接线穿过底盘中间带有橡胶圈的孔。

（4）将伺服电机线也穿过此孔。

（5）牌例伺服电机线和电源线。

5.安装轮子

（1）轮子的中心孔与底盘尾部的中心孔对准在一条水平线上。

（2）将开口销同时穿过这三个孔（底盘左侧、尾轮、底盘右侧）

（3）将开口销一端弯曲使它不会滑出。

（4）拉伸橡皮圈，把它套在每个轮子上。

（5）每个轮子有一个凹槽用于把它安装到输出轴上。将两个轮子分别在输出轴上，确保两个高度一致，并已安装进轮子的凹槽。

（6）用螺丝钉将轮子固定在输出轴上。

6安装固定连接线

（1）连接伺服电机到教学底板上的电机接口处。

（2）将贴着“L”（左轮驱动电机）的插头连接到PC3端口，贴着“R”（右轮驱动电机）的插头连接到PC２端口。

（3）确保面包板接近驱动轮而不是尾轮。

（4）将主板放在四个支架上使其与四个孔对齐。

（5）用盘头呆平垫螺丝将主板固定在螺柱上。

四、C51+AVR控制板介绍

概述：

C51+AVR宝贝车控制板，是鸥鹏科技有限公司开发的，一款拥有C51和AVR功能的单片机控制板。C51部分采用的是AT89S52单片机,AVR部分采用的是ALTMEGA8的单片机。

89S52的主要性能：

➢与MCS-51 单片机产品兼容

➢8K 字节在系统可编程Flash 存储器

➢1000 次擦写周期

➢全静态操作：0Hz～33Hz

➢三级加密程序存储器

➢32 个可编程I/O 口线

➢三个16 位定时器/计数器

➢八个中断源

➢全双工UART 串行通道

➢低功耗空闲和掉电模式

➢掉电后中断可唤醒

➢看门狗定时器

➢双数据指针

➢掉电标识符

功能特性描述

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