微计算机信息杂志

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基于单片机智能机器人控制系统研究设计Design And Research of Smart Robot Control System Based On Single——chip M icrocomputerf郑州航空工业管理学院)陈字CHEN YU摘要：利用红外传感器光电转换特性．以AT89C51单片机作为核心控制单元对检测信号进行处理，完成了智能机器人控制系统的设计。文章详细介绍了系统构成、软硬件设计方法。该机器人控制系统基于红外技术、单片机技术等设计，实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示、地面探测等功能。系统在智能性、准确性、实时性方面达到了较高的要求，具有较好的应用前景。关键词：单片机；红外技术；机器人；智能控制系统中图分类号：TP216 文献标识码：BAIbstract：By using the photo—voltage characteristics of the pyroelectric infrared sensor．Detection signal was processed wiith the coreof AT89C5 1．Its construction and methods of hardware and software design were introduced in detail．The control system designator ofsmart robot based on infrared technology，single—chip microcontroller technology ．This robot realizes talking，tracing，obstacle avoiding，adjusting step，speaking，noise controlling，liquid crystal displaying，ground detecting etc．The system achieves higher requirement，such as smart，accuracy and real-time operation，and its application foreground is bright．Keywords：Single-chip microcomputer，infrared technology，robot．，smart control system引言单片机技术作为自动控制技术的核心之一。被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术、红外技术完成智能机器人控制系统设计。智能机器人研究在当前机器人研究领域具有十分突出的地位，其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能⋯ 。本智能机器人系统主要实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示，地面探测等功能。在遇到外界条件发生变化时．该机器人将采取不同的措施对待，较好地表现出该机器人的思考能力。步伐校正语音模块红外探测地面探测单片机控制器MCU1单片机控制器MCU2驱动电路光电转换触觉模块显示模块图1机器人控制系统结构图1智能机器人简介1．1系统框图该智能机器人控制系统采用两片AT89C5 1121控制，一片单片机MCU1用于整个系统的控制，另一片单片机MCU2用于驱陈宇：讲师硕士动液晶屏LCM1602工作．它们之间通过I／O口通讯，以实现两片单片机共同工作的相互协调控制。系统框图[3l~l图1所示。设计中，MCU1的P1．0、P1．3分别接触觉传感器，P1．6一-P1．7接视觉红外传感器．P2．0一P2A 13控制继电器驱动电路，P2．5 13接地面探测传感器．P2．6一P2．7接步伐校正光耦器，P3．0-一P3．5接ISD25120语音芯片1．2实现功能机器人在移动过程中，会发出语音提示：“目标搜索中”，同时液晶显示：“'Target is in searching”'；前进过程中发现目标，语音提示：“发现目标”：液晶显示：“Find object”，机器人自动向该目标转向；对准目标后，语音提示：“锁定目标”，液晶显示：“Lock it”，同时机器人向目标继续前进；如机器人撞上目标，语音提示：“前方有障碍物”，液晶显示：“Obstacles impending”，机器人根据触角碰撞的先后顺序，向该相反的方向转角约100度，继续前进：当前方地面出现断层，语音提示：“危险，前方地面有断层”，液晶显示：“Warning，fault ahead”。同时机器人会向后退几步，转向后继续前进；如果机器人在转向过程中，步伐错乱，便会自动执行步伐调整程序，以校正步伐。2系统设计2．1驱动电路要想让机器人有稳定行走能力，需要选择稳定的电动机驱动系统。本设计利用三极管放大作用对单片机I／O口电流进行放大，驱动继电器控制电动机转动。且不会对输入电流有任何影响，完全可以给电动机提供大电流。保证电路工作稳定。电动机驱动电路采用两个NPN管对单片机AT89C5 1的I／O口输出电流信号放大，利用电阻R19、R20作为三极管基极进行保护。当单片机I／O口有信号输出时．该电流经电阻后送入第机器人技术中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2007年第23卷第12．2期一级三极管基极，使第一级_一极管导通，导通电流经电阻送人第二个三极管基极，进一步放大电流，以达到继电器驱动电流。根据计算，送人继电器的电流是经过两极放大电路放大了约S2倍，9014在此做开关作用。经过两级放大后驱动继电器。如图2所示。l图2电机驱动电路原理图每个继电器相当于一个单刀双掷开关．由此．两个单刀双掷开关，组成电动机正反转控制电路，实现机器人前进、后退动作。2．2视觉电路在此设计中．我们仅要求机器人发现并跟踪目标，不需要识别目标。因此采用最常用的红外线反射传感器来作为机器人的视觉功能，检测机器人前方是否有目标。该功能的实现采用的是两个型号为TX05D的红外线反射传感器。TX05D常用的红外反射式接近开关，它内部有一红外线发射管和一红外线接收管。发射管发出红外线，如果其正前方没有物体，那么接收管接收不到红外线反馈信号。当前方出现物体时，红外线信号经过物体被反射了回来．这时接收管接收到信号，向单片机发出高电平信号，以告知单片机其前方出现障碍物。两个红外线传感器安装在机器人前方的两侧，在机器人工作时．两个传感器始终向外发射红外线探测信号．当其中一个传感器接收到反馈信号时，便向单片机发出高电平信号，告知单片机该方向发现目标，单片机经过判断后，控制电动机向该方向转向，以实现跟踪功能。当两个传感器都感应到目标时，机器人便向着目标直着前进，直到撞上目标。2．3步伐调整电路当机器人在前进过程中．如果电机转速不一致或者在转向过程中打乱了步伐，这时便会启动步伐调整功能，该功能是利用两个光耦来完成的。在机器人腿部，装有两片通过光耦的挡片，当机器人正常行走时，挡片会交替的打开和关闭光耦。如果两个光耦的状态始终不相同。那么就说明该机器人步伐正常。当光耦状态出现相同时，说明机器人步伐错乱，需要校正步伐。这时便会随机停下一条“腿”，等另一条“腿”走在合适位置，即光耦状态相反时，再作出同步前进。电路如图3所示。图3步伐校正电路原理图2．4显示电路本功能主要实现了人机交互的视觉平台。本设计采用LCM1602液晶显示模块，该模块是最常用的英文显示模块．它内部含有英文字库，使用方便，价格便宜。液晶显示功能是配合语音功能共同使用的附加功能，它的作用就是可以显示当前的状态，以实现机器人的人机交互显示功能。LCM1602是一种16字x2行的字符型液晶模块．主要有总线连接方式和模拟口连接方式。本设计采用的是模拟口连接方式，它和前者相比，电路更加简洁。在该电路中，P1口给显示屏输送数据，P3．0到P3．2则控制向该显示屏读写数据的状态。VL管脚过1K电阻接地，作用是限制液晶显示的色度深浅。BLA和BLK则是背光灯电源接口。电路如图4所示。图4显示电路原理图设计中．P2口则是用于与MCU1通讯．它始终监控着MCU1的状态．以保持显示内容和语音同步。2．5语言电路为了确保操作的无误性，运用声音进行第二重提示．本系统用到的ISD25120语音芯片是美国ISD公司生产的高保真录放一体化的单片固态语音集成电路，录放时间为120秒，可运行多段信息处理，可反复录音十万次【6】，并且ISD25 120使用时不需要考虑如何驱动语音芯片，只需要直接用51控制该语音电路的触发时间，播放出事先录好的声音文件，以实现机器人说话这个功能。电路如图5所示。“- -Is 嵩图5语音电路原理图2．6亚超声接收电路机器人上面装有一个亚超声接收模块．当接收到外部的亚超声．机器人会做出停止和运行动作，以实现机器人的听觉功能。该部分的实现采用了成品的亚超声接收板，在设计中，将其输出的信号经过光电开关转换成可以触发单片机I／0口的低电平开关信号．以告知单片机目前亚超声开关的状态。电路如下图6所示.目和其它信息、数据；互联网接人模块用于宽带接人互联网；红外线模块控制遥控器的发送与接收，选择电视节目或实现其它功能；双口RAM用来实现与STI5518的数据交换。4 数字网络机顶盒的软件和功能由于嵌人式系统软件和微处理器密切相关，所以通常采用分层模型来描述，软件层次结构自底而上分为固件层、驱动层、中间件、应用层，这样，一旦硬件模块发生变化，软件的修改只发生在和硬件相关的固件层中间件和应用层可以保持不变，能够减少编程工作量，缩短软件开发时间。层次构建遵循的原则：某一层的模块可调用下层模块，同时又能被上层调用，同层之间一般不能调用。数字网络机顶盒的硬件组成相当于一台奔Ⅲ的计算机和数字机顶盒，所以其功能既能够完成计算机的功能又能够完成数字机顶盒的功能。该数字网络机顶盒的能完成主要功能是：1)数字电视节目的接收2)DVB公共解扰算法和条件接收3)支持PAUNTSC／SECAM4)支持MPEG一2图像和MP3、杜比5．1音质51远程教育6)按次付费电视收看7)电子节目指南81互联网的接人9)数字电视节目存储10)视频点播(VOD)11)交互式电视游戏等等，可以看出，数字网络电视机顶盒的功能十分强大。5 总结本文作者的创新点是完成了基于ARM9和STi5518的数字网络机顶盒硬件平台的设计。文中对传统的数字机顶盒和数字网络机顶盒作了比较，同时给出了数字网络机顶盒的硬件逻辑方框图，以及软件模型和功能。该设计实现后，不仅能够完成传统数字机顶盒的功能，还能够完成电视节目的存储和连上互联网的功能，有理由相信，随着数字电视时代的到来，该设计能得到广泛的应用。参考文献[1]Philips Electronics Co．，Ltd．TDA827x User’S Manual[OL]．2003．[2]ST Electronics Co．，Ltd．Sti5518 User’S Manual[OL]．2001．[31张颖，林孝康．基于ARM和FPGA的嵌入式网关设计fJ]微计算机信息．2006．8-2：32 35．[4]侯冬睛，赵金．基于ARM9和GSM的远程数据采集平台的设计fJI，机电产品开发与创新．2006，2：84～85．[5]Samsung Electronics Co．，Ltd．$3C2410X Microprocessor User’SManual[OL]．2003．作者简介：侯冬U~(1974～)：男(土家族)，湖南张家界人，湖南吉首大学物理信息学院讲师，硕士，主要从事ARM技术和嵌人式系统的研究。Biography：Hou Dong—qing (1974一：male(Tu—jian nationality)．Hanan Zhangjiajie， the instructor of College of physics Scienceand Information Engineering， Jishou University，Hunan． master，the research direction is the ARM technology and Embeddedsystem ．(416000 湖南吉首大学物理科学与信息工程学院)侯冬睛通讯地~f：(416000 湖南吉首大学物理科学与信息工程学院)侯冬晴(收稿日期：2007．9．13)(修稿日期：2007，11．15)图6亚超声接收电路原理图3总结本机器人系统设计在一定程度上模拟了人类的视觉、触觉、听觉、语音及简单的思考能力，又在一定程度上实现了一个机器人最基本的人机交互显示功能，但新的需求和任务也对机器人的性能提出了更高的要求。本系统利用双单片机通讯较好地处理了各传感器之间的协调问题，以及传感器之间的优先响应问题。本文作者创新点：1、本设计基于单片机技术、红外技术完成智能机器人控制系统设计，智能机器人研究在当前机器人研究领域具有十分突出的地位，其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能：2、该智能机器人在一定程度上模拟了人类的视觉、触觉、听觉、语音及简单的思考能力，又在一定程度上实现了一个机器人最基本的人机交互显示功能：3、系统设计中采用采用两片AT89C5l控制，系统模块化设计，通过系统功能扩展，具备高度的灵活性和广泛的适用性。参考文献：[1]邱寄帆，王海春．基于分布式控制系统的轮式智能机器人研究．微计算机信息[M]．2006，22，4—2，181-182．[2]范立南，李雪飞，尹授远．单片微型计算机控制系统设计[M]．北京：人民邮电出版社．2004，1-100．[3]徐冠雷，葛德宏．基于MCX5 l单片机的便携式水平校正仪应用设计．微计算机信息[M]．2003，9，6，56—57．[5]钱东波．基于RTX51的温度控制系统．微计算机信息[M]．2005．7，77-78．[6]叶秋香，郑建立．一种实用的身份认证装置的开发．微计算机信息[M]．2005，21，4，158—159．作者简介：陈宇(1978～)，男(汉族)，河南郑州人，郑州航院机电工程系讲师，硕士，主要从事电子通讯与自动控制技术教学与科研工作Biography：Chen Yu(1978-)，Male，Henan Zhengzhou，Lecturer ofdepartment of Machinery and Electricity Engineering，ZhengzhouInstitute of Aeronautics Industrial Management，Master．Mainly en—gaged in teaching and researching on the electronics eommunica—tion and automatic control technique

《计算机仿真》《小型微型计算机系统》《微计算机信息》《计算机工程》这些都差不多，不过需要一定的水平才能发表，评职称一般要的、但也分不同的专业，看你主修的什么，相对应的发表。

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每月的1号和15号有的地方上市可能要迟到几天《微型计算机》网站《微型计算机》 2006年9月上介绍

微计算机信息期刊发表周期

每月1、10、20日

发表论文的计算机类核心期刊。核心期刊《计算机应用与软件》期刊周期：月刊期刊级别：北大核心国内统一刊号：CN：31-1260/TP国际标准刊号：ISSN：1000-386X主办单位：上海市计算技术研究所;上海计算机软件技术开发中心主管单位：上海科学院的努力，本篇文章给大家推荐了计算机类容易发表论文的核心期刊。《计算机应用与软件》创刊于1984年，由上海市计算技术研究所和上海计算机软件技术开发中心共同主办，是全国中文核心期刊、中国计算机学会会刊，并已纳入《中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)》、《中国学术期刊综合评价数据库来源期刊》、《万方数据—数字化期刊群全文收录期刊》、《中文科技期刊数据库(全文版)收录期刊》、《中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊》、美国《剑桥科学文摘》收录期刊、美国《乌利希国际期刊指南》等数据库收录。核心期刊《计算机安全》期刊周期：月刊期刊级别：北大核心国内统一刊号：CN：11-4647/TP国际标准刊号：ISSN：1671-0428主办单位：工信部基础产品发展研究中心主管单位：中华人民共和国信息产业部《计算机安全》杂志是由中华人民共和国信息产业部主管，信息产业部基础产品发展研究中心主办，面向国内外公开发行的全面介绍网络与计算机信息系统安全技术与应用的大型科技类月刊。每期正文80页，精美印刷，现发行量已达3万册。自创刊发行以来，得到中央办公厅、国务院办公厅、国务院信息化工作办公室、公安部、科技部、国家安全部、国家保密局、国家密码管理局、中国人民解放军保密委员会办公室等政府有关部门的指导与支持。一直以来，我刊积极为各行各业服务，与社会各界建立紧密的联系，目前已成为同行业媒体中内容丰富、普及实用的技术刊物。我刊已被中国期刊全文数据库、中国核心期刊(遴选)数据库、中文科技期刊数据库全文收录。北大核心期刊《电子科技》期刊周期：月刊期刊级别：北大核心国内统一刊号：CN:61-1291/TN国际标准刊号：ISSN:1007-7820主办单位：西安电子科技大学主管单位：中华人民共和国工业和信息化部出版的严谨态度，确保学报的严肃性、学术性。依托计算机信息与通信工程西安电子科技大学的优势，电子科学与技术、科学等领域，该杂志已经在一些电子专业较高的学术优势，尤其是在电子电路、计算机科学、一个专栏的学术研究和交流信息科学等学科。”电子科技“被国内外众多数据库、检索机构收录。通过广泛的渠道和手段，为广泛的问题，发行范围5大洲在世界各地的38个国家和地区，许多大学，研究机构，政府部门，高新技术企业认购。还有很多发表论文的权威网站，你看看哪一种更适合你发表。

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笔记本有产品质量问题，7天包退，15天包换。超过此期限后，在保修期内，维修诸如不开机、无法进系统使用的功能性故障2次，由维修中心负责更换新机。微型计算机商品修理更换退货责任规定第一条为了保护消费者合法权益，明确微型计算机商品销售者、修理者和生产者的修理、更换、退货（以下简称三包）责任和义务，根据《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国消费者权益保护法》等法律的有关规定制定本规定。第二条本规定适用于在中华人民共和国境内销售的列入本规定《实施三包的微型计算机商品目录》（见附件1）的微型计算机主机、外部设备、选购件及软件（以下简称微型计算机商品）。第三条微型计算机商品实行谁销售谁负责三包的原则。销售者与生产者、销售者与供货者、销售者与修理者之间订立的合同，不得免除本规定的三包责任和义务。第四条本规定是微型计算机商品实行三包的最基本要求。国家鼓励销售者、生产者制定更有利于维护消费者合法权益的严于本规定的三包承诺。承诺作为明示担保，应当依法履行，否则应当依法承担责任。第五条销售者应当承担以下责任和义务：（一）应当严格执行本规定；（二）执行进货检查验收制度;（三）采取有效措施，保持销售商品的质量;（四）销售时，应当符合以下要求：1. 应当说明微型计算机商品的配置，开箱检验，正确调试，保证商品符合产品使用说明明示的配置和产品质量状况，当面向消费者交验商品；2. 核对商品商标、型号和编号；3. 介绍产品的使用、维护和保养方法以及三包方式和修理者；4. 明示三包有效期，提供三包凭证、有效发货票、产品合格证和产品使用说明；三包凭证应当按本规定《微型计算机商品三包凭证》（见附件2）的要求准确完整地填写，并加盖销售者印章；有效发货票应当注明商品商标及型号、销售日期、销售者印章、金额等内容；（五）不得销售不符合法定标识要求的，不符合产品使用说明所述的性能及功能的，或者不合格的微型计算机商品；（六）随销售的微型计算机商品一起赠送的微型计算机商品，应当负责三包；（七）预装软件、随机销售和随机赠送的软件应当明示软件名称、版本、使用有效期、生产者名称；不得销售盗版软件；不得赠送盗版软件；（八）销售软件时，应当验证软件介质的完好性；（九）应当积极主动地与生产者、修理者加强联系，建立用户档案，做好三包服务工作；（十）妥善处理消费者的查询、投诉，并提供服务。第六条修理者应当承担以下责任和义务：（一）修理者应当具有维修资质证书，维修人员应当具有执业资格，持证上岗；（二）承担三包有效期内的免费修理、软件维护业务和三包有效期外的收费修理业务；（三）维护销售者、生产者的信誉，应使用新的、符合产品技术要求和质量标准要求的部件和元器件；（四）按有关修理代理合同或者协议的约定，保证修理费用和修理用部件和元器件全部用于修理；（五）接受生产者、销售者的监督和检查；（六）保持常用维修部件和元器件的储备量，确保维修工作正常进行，避免因维修部件和元器件缺少延误维修时间；（七）认真、如实、完整地填写维修记录，记录故障、修理情况和修理后的质量状况，向消费者当面交验修理好的微型计算机商品和维修记录；（八）承担因自身修理失误造成的责任和损失；（九）妥善处理消费者的投诉，接受消费者有关商品修理质量的查询。第七条生产者（微型计算机商品的供货者和进口者视同生产者）应当承担以下责任和义务：（一）微型计算机商品应当随机配有产品的中文使用说明、产品合格证和三包凭证；产品使用说明应按照国家标准《消费品使用说明》和《家用和类似用途电器的使用说明》的规定编写；产品使用说明应当明确微型计算机商品硬件、软件的配置和兼容性，明示基本功能的操作程序；三包凭证应当符合本规定《微型计算机商品三包凭证》的要求；（二）应当自行设置或者指定具有维修资质的修理单位负责三包有效期内的修理，并提供修理者单位的名称、地址、联系电话等；修理者名称、地址、联系电话撤销或者变更的，应当及时告知消费者；（三）按有关修理代理合同或者协议的约定，提供合格的、足够的修理配件，满足维修的需求；（四）按有关修理代理合同或者协议的约定，提供三包有效期内发生的修理费用；维修费用在产品流通的各个环节不得截留,应当全部支付给修理者；（五）按有关修理代理合同或者协议的约定，提供技术资料，技术培训等技术支持；（六）妥善处理消费者的投诉、查询，并及时提供咨询服务。第八条微型计算机商品的三包有效期分为整机三包有效期、主要部件三包有效期。三包有效期见本规定《实施三包的微型计算机商品目录》。三包有效期自开具发货票之日起计算，扣除因修理占用、无零配件待修延误的时间。三包有效期的最后一天为法定休假日的，以休假日的次日为三包有效期的最后一天。第九条在三包有效期内，消费者凭发货票和三包凭证办理修理、换货、退货。如果消费者丢失发货票和三包凭证，但能够证明该微型计算机商品在三包有效期内，销售者、修理者、生产者应当按照本规定负责修理、更换。第十条在整机三包有效期内，微型计算机商品出现质量问题，应当由修理者负责免费维护、修理，并保证修理后的商品能够正常使用30日以上。在主要部件三包有效期内，主要部件出现故障，应当由修理者负责免费修理或者免费更换新的主要部件（包括工时费和材料费）。第十一条自售出之日起7日内，微型计算机主机、外设商品出现本规定《微型计算机商品性能故障表》（见附件3）所列性能故障时，消费者可以选择退货、换货或者修理。消费者要求退货时，销售者应当负责免费为消费者退货，并按发货票价格一次退清货款。第十二条售出后第8日至第15日内，微型计算机主机、外设商品出现本规定《微型计算机商品性能故障表》所列性能故障时，消费者可选择换货或者修理。消费者要求换货时，销售者应当负责为消费者调换同型号同规格的商品；同型号同规格的产品停止生产时，应当调换不低于原产品性能的同品牌商品。第十三条在整机三包有效期内，微型计算机主机、外设商品出现本规定《微型计算机商品性能故障表》所列性能故障，经两次修理，仍不能正常使用的，凭修理者提供的修理记录，由销售者负责免费为消费者调换同型号同规格的商品；同型号同规格产品停产的，应当调换不低于原产品性能的同品牌商品。第十四条在整机三包有效期内，符合第十三条规定的换货条件的，销售者既无同型号同规格的商品，也无不低于原产品性能的同品牌商品，消费者要求退货的，销售者应当负责免费为消费者退货，并按发货票价格一次退清货款。第十五条在整机三包有效期内，符合第十三条规定的换货条件的，销售者有同型号同规格的商品或者不低于原产品性能的同品牌商品，消费者不愿意换货而要求退货的，销售者应当予以退货，并按本规定《实施三包的微型计算机商品目录》规定的折旧率收取折旧费。折旧费的计算日期自开具发货票之日起，至退货之日止，其中应当扣除修理占用和待修的时间。第十六条微型计算机主机商品符合退货条件时，销售者应当负责为消费者将与主机同时销售的显示器、键盘、鼠标器等商品一并退货。第十七条在三包有效期内，选购件出现本规定《微型计算机商品性能故障表》所列性能故障，销售者应当负责为消费者免费调换新的选购件。选购件更换两次后仍不能正常使用的，销售者应当负责免费为消费者退货，并按发货票价格一次退清货款。第十八条在三包有效期内，软件出现本规定《微型计算机商品性能故障表》所列性能故障，销售者应当为消费者免费更换新的同样软件。更换后仍不能正常使用的，应当由销售者负责免费为消费者退货，并按发货票价格一次退清货款。第十九条性能故障的判断，应当按商品销售时的配置，并在产品使用说明规定的状态下进行。第二十条整机换货时，应当提供新的商品。第二十一条整机换货后的三包有效期自换货之日起重新计算。由销售者在发货票背面加盖印章，并提供新的三包凭证。第二十二条更换主要部件时，应当使用新的主要部件。更换后的主要部件三包有效期自更换之日起重新计算，记录在维修记录的维修情况一栏中。

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