模块化机器人控制器设计

摘  要

本文旨在设计一个以单片机为核心的控制器系统，实现对机器人创新套件中追光机器人的控制。

该控制器系统是以AT89S52为核心控制芯片，扩展了必要的外围芯片构建而成。通过下载电缆下载相应的程序，一方面控制器可作为系统的控制核心工作在独立运行模式，即由传感器采集光源的位置信息，经过TLC0838转换后单片机可以独立进行处理，并将最后的处理数据结果送往机器人系统的执行机构——舵机控制系统执行；另一方面，通过单片机的串行通信接口与上位机建立通信联系，使控制器工作在PC机功能扩展板模式。在该模式下，PC机是整个系统的控制核心，而控制器只是执行数据信息采集、传送功能。

在设计过程中，考虑到可能存在的干扰对系统的影响，在系统中加入了软、硬件方面的抗干扰措施，以增强系统的抗干扰能力。另外，为适应以后可能的控制需要，设计中还留有较大的冗余量。

关键词：单片机；AT89S52；传感器；TLC0838；舵机；机器人

目  录

摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

   1.1机器人概述 1

     1.1.1机器人的定义 1

     1.1.2国内、外机器人的发展概况 2

1.1.3机器人的基本结构 3

   1.2单片机概况 5

     1.2.1单片机的基本概念 5

1.2.2单片机的发展趋势 5

1.2.3Intel单片机的重要地位 6

   1.3本文的主要研究内容 8

2 模块化机器人控制器设计 10

   2.1追光机器人系统概述 10

   2.2控制器的核心—单片机的选型与设计 12

2.2.1单片机的结构原理 12

2.2.2单片机的复位系统 15

2.2.3单片机的中断系统 18

   2.3机器人驱动系统机构的设计 21

2.3.1舵机结构与控制原理 21

2.3.2单片机对舵机控制的设计 23

   2.4机器人信息采集系统的设计 27

2.4.1传感器单元 27

2.4.1A/D转换单元 28

2.5串口通信单元 33

2.5.1 EIA RS-232C标准特性 34

2.5.2串行通信单元的设计 35

   2.6辅助硬件单元的设计 37

2.6.1按键抗抖动单元 37

2.6.2电源单元 38

2.7数据采集子程序的设计 38

3 模块化机器人控制程序的设计 39

  3.1数据采集子程序的设计 39

   3.2数据处理子程序的设计 39

   3.3主程序的设计 43

总论 45

致谢 46

参考文献 47

附录 48

附录A翻译 57