基于AT89S52具有记忆功能机器人的设计

　　设计一款具备道路记忆功能，可选择最优路径的两轮式机器人。

　　一、系统硬件设计
　　
　　核心控制部分采用ATMEL公司的8位MCUAT89S52。作为一款现在广泛应用的MCU，该MCU价格低廉且有很高的性价比。外接存储模块采用24LC512芯片。系统硬件设计框图如下图所示。

　　二、系统设计要点
　　
　　两轮式移动机器人的速度及方向可由左右轮分别作为驱动轮来控制，MCU通过驱动芯片L293D来驱动两个电机。AT89S52可通过两轮对应的两个计速器来分别控制这两轮的转速，从而实现机器人的前进和转向。

　　1.光电检测
　　
　　计速部分如下图所示，本设计采用光电传感器来检测粘贴有均匀分布黑带和白带的车轮。当光电传感器中间有黑色物体挡住时，输出电平为0；无遮挡物时，输出为电平1。根据检测出的脉冲及圆盘上黑带的个数可计算出圆盘的转速，由此还可以计算出行驶的距离。

　　寻迹部分采用四个光电传感器来检测黑线。

　　如下图所示，在小车具体的寻迹行驶过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘安装四个光电传感器，它们全部在一条直线上。小车始终沿着黑线运行，当小车偏离黑线时，第一级探测器会探测到有黑线，MCU就会按照预先编写的程序发送指令给小车的控制系统，控制系统再对小车路径予以纠正。若小车回到了轨道上，即四个探测器都只检测到白纸，则小车会继续运行；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器的探测范围，这时第二级探测器，再次对小车的运动纠正，使之回到正确的轨道上，第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，从而提高了小车寻迹的可靠性。

　　2.道路学习记忆
　　
　　计数芯片选用二进制串行计数器CD4060，光电开关的输出波形经施密特触发器整形为标准脉冲信号，使CD4060计数更为方便。这里我们设定每隔T时间记录到脉冲数M，T时间内圆盘转速N=M/(LT)（设L为圆盘上的黑带数）。由于T越小，结果越精确，故T可以取几至几十毫秒。

　　数据记录后经MCU送至外接芯片24LC512中。

　　通过上述过程可对机器人进行道路训练，即每隔T时间将两轮速率分别记入存储芯片。训练结束后，存储芯片中存储的是两轮每隔T时间一次的速率，这样就可实现对训练道路的记忆。

　　3.道路循迹重复

　　在对该机器人进行输出控制时，先由微控制器MCU从存储芯片中读取数据，再将每隔T时间的转速数据通过脉冲输出（根据硬件可调节输出的倍数），并通过L293D芯片驱动两轮电机的转动。为确保输出的转速和原记录的一致，可用反馈控制的方法在驱动电机转动的同时，由计速器模块同时检测两轮的转速，然后分别比较两轮的转速（这是除以输出的倍数后的转速）是否和原记录转速相同：若小于原记录转速，可调用加速子程式；若大于原记录转速，则调用减速子程式。

　　由于计数时间T较小，再加上反馈控制的作用，这样就可确保输出的运动轨迹精确接近于原训练道路，误差很小。

　　三、系统软件设计
　　
　　上下图分别为机器人道路学习记忆、循迹重复的软件流程。道路学习记忆时的记录时间间隔T取20ms，输出控制时，在每一个记录周期内比较5次，以使输出更精确于原记录数据。

　　该机器人相比无线遥控操作机器人的优势在于，可工作在电磁波屏蔽的场合。一次训练后，第二次运行时可以在保证精度的前提下提高速度。

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