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单片机益智系列——智能寻迹机器人是由益芯科技有限公司为科教方便而研发设计。根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。依据提高学生实际动手操作能力和思考能力,以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式,良好的电路设计,一体化的机电组合,智趣的系统开发,更是成为加强学生学习兴趣的总动源。
智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口,通过对这些端口加以信号输入电路,控制电路,执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0,P0.1,P0.2,P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进,后退,左转,右转,遇障碍物绕行,避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物,由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管,红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中,主芯片通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作,同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LED指示灯显示出来。机器人行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。 当走到悬崖处时,P3.5或P3.6将收到一个电平信号,此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中,主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转,右转,后退的过程,可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口,在运行为前进状态时,可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断,以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。你可以按下S1键来进行机器的停止。再按下S2键来进行机器人的运行。这个按键的信息分别被P3.2,P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器,这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片,主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。P3.0、P3.l中COM端口的加入,让你完全可以用电脑对其进行控制。你可以通过对串口发送数据,数据会被显示到LED数码管中,并让机器人执行相应的功能。电脑的串口软件要求波特率为9600。8位数据位,这时你就可以快乐的用电脑来对它进行你的完全控制了。
EXKJ-ZN02功能的组合多样,使得学生可以充分发挥自主能力,制作出不同的机器人。它为学校进行机器人竞赛和毕业项目设计建立了实物平台,是学校教师授课变得更轻松有趣。同时也能改变学生学习模式和激发学习兴趣。更是作为验证学生学习效果的有力工具。良好的电路板设计,让学生制作变得方便容易,其大大提高了学生的制作成功率。提高了学生对电子电路的兴趣,更是教学过程中不可或缺的教具。
寻迹原理
智能寻迹机器人可以很好的完成走黑线及白线的任务,而切效果优秀。它通过内部程序的智能化编程,可以完成多种不同道路的寻迹。学生们可以根据自己的需要修正内部的寻迹代码来完成一个属于自己的机器人。下面我们一起来看一看他的工作原理及寻迹原理。
智能寻机器人之所以能够寻迹,主要是由前方的两对红外发射与接收探头来完成的。我们知道光有反射的特性。所以说当前方的红外发射出来的光线遇到物体时,就会形成反射的光线,而这个经反射的红外光线刚好被红外接收探头接收到。当红外接收探头接收到信号后,再将信号送到单片机由单片机内部的程序来控制机器人的运行情况。那么如何知道是黑线还是白线呢?原来是这样的。红外光线有一个反射特性。但对于不同的物体反射特性是不一样的,特别是对白色反光的物体,红外光线的反射量将会多一点。而对黑色不反光的物体,红外反射量将会大量的减少。那么我们就可利用这个特性来完成黑与白的判断。通过电路的合理安装,可以将这种接收到的红外光线变化量转换为电压值传送到主芯片(单片机)中。而单片机就可以进行各种智能化的控制了。例如,完成黑线的寻迹功能或白线的寻迹功能。
经过以上的原理说明与实物参照,我们可以看出红外光线是通过电阻将光信号转变为电信号的。这里我们采用的15K的电阻,并且在进行寻变时建议将红外接收探头用黑色的套管套住,以免多余的光线进入,影响程序的正常判断。如果需要对红外采集信号的灵敏度进行调整,可以将红外发射与红外接收的距离进行与地面距离的调整。另一种方法可以用来将那个用于红外接收探头的15K电阻进行调整,以使灵敏度适合自己的需求。在进行实际的智能寻迹时,如果是第一次使用,建议先将其它的软件功能关闭,只留寻迹功能来进行测试,完毕后再添加更多的功能到寻迹框架中,来发挥它更多的功能。在寻迹功能不能很好的完成时,也应考虑到太阳光线或其它多余光线的影响。最好在室内较暗的进行,等测试完毕后再转到正常光线下运行。
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