原標(biāo)題：基于AT89C51單片機設(shè)計的簡易智能機器人的設(shè)計

基于AT89C51單片機設(shè)計的簡易智能機器人是一個綜合性的項目，它結(jié)合了微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機控制技術(shù)以及單片機編程技術(shù)。以下是對該設(shè)計的詳細(xì)分析：

一、設(shè)計思想

簡易智能機器人應(yīng)能在任意區(qū)域內(nèi)沿引導(dǎo)線行走，自動繞障，在有光源引導(dǎo)的條件下能沿光源行走。同時，機器人還應(yīng)能檢測埋在地下的金屬片，發(fā)出聲光指示信息，并能實時存儲、顯示檢測到的斷點數(shù)目以及各斷點至起跑線間的距離，最后停在指定地點，并顯示出整個運行過程的時間。

二、系統(tǒng)組成

該簡易智能機器人系統(tǒng)主要由以下部分組成：

1. 單片機單元：采用AT89C51單片機作為中央處理器，負(fù)責(zé)掃描鍵盤輸入的信號啟動機器人，在機器人行走過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脈沖來控制電機，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示單元動態(tài)顯示，產(chǎn)生聲光報警信號。

2. 電機控制單元：機器人采用雙電機雙輪驅(qū)動的小車作為其底座，兩個電機分別獨立控制其左右兩邊的車輪，靠兩邊電機的轉(zhuǎn)速不同來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能，還可讓其原地轉(zhuǎn)彎，便于控制。電機控制電路采用大功率對管組成的H型驅(qū)動電路，通過單片機產(chǎn)生占空比不同的PWM脈沖，精確調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速。

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

4. 鍵盤輸入單元：采用獨立式鍵盤，由啟動鍵和顯示切換鍵組成，用于控制機器人的啟動和顯示切換。

5. 顯示單元：由數(shù)碼管組成，用于實時顯示每個斷點到起點的距離以及整個運行過程的時間。

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

7. 電源單元：采用兩套電源分別對電機和控制電路進行單獨供電，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

三、工作原理

1. 循跡功能：通過紅外光電傳感器檢測路面黑線，當(dāng)機器人偏離黑線時，單片機根據(jù)傳感器的信號調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使機器人回到黑線上。

2. 避障功能：通過超聲波傳感器檢測前方障礙物，當(dāng)機器人遇到障礙物時，單片機根據(jù)傳感器的信號控制電機進行轉(zhuǎn)彎，避免與障礙物碰撞。

3. 金屬檢測功能：通過金屬傳感器檢測埋在地下的金屬片，當(dāng)機器人檢測到金屬片時，單片機控制聲光報警單元發(fā)出聲光報警信號，并存儲檢測到的斷點數(shù)目以及各斷點至起跑線間的距離。

4. 光源引導(dǎo)功能：通過光敏電阻傳感器檢測前方光源，當(dāng)機器人前方有光源照射時，單片機根據(jù)傳感器的信號調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使機器人朝光強的方向行走。

四、程序設(shè)計

程序設(shè)計是智能機器人設(shè)計的關(guān)鍵部分，它決定了機器人能否按照預(yù)期的功能進行工作。程序設(shè)計主要包括以下幾個部分：

1. 初始化程序：對單片機進行初始化設(shè)置，包括設(shè)置定時器、中斷控制器、串口通信等。

2. 傳感器數(shù)據(jù)采集程序：通過單片機讀取各個傳感器的數(shù)據(jù)，并進行處理。

3. 電機控制程序：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，控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

4. 顯示和報警程序：將檢測到的數(shù)據(jù)實時顯示在數(shù)碼管上，并在檢測到金屬片或障礙物時發(fā)出聲光報警信號。

五、結(jié)論

基于AT89C51單片機設(shè)計的簡易智能機器人結(jié)合了多種技術(shù)，具有循跡、避障、金屬檢測、光源引導(dǎo)等多種功能。通過合理的設(shè)計和優(yōu)化，該機器人可以穩(wěn)定、準(zhǔn)確地完成各種任務(wù)。同時，該設(shè)計也為進一步研究和開發(fā)更高級的智能機器人提供了有益的經(jīng)驗和參考。