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《制造技术与机床》杂志创刊于1951年，是我国机械工业科技期刊中创刊早、发行量大、影响面广的刊物之一，拥有广泛、专业的读者群体。本刊属中文核心期刊，中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。 基于AT89S52的多功能循迹机器人设计（二）机器人上还预留了12864型LCD液晶显示模块接口，接上LCD后可以对机器人运行状态进行直观的实时显示。液晶12864有串并行两种数据传送方式，选择时只需要将PSB设置为相应的高、低电平就可以，低电平为串行驱动，高电平为并行驱动。 并行方式引脚连线：控制线(RS P1.0、R/W P1.1、E P1.2、PSB P1.3、RST P1.4)数据线(P0口)使用并行方式时占用的I/O较多，但是速度比较快。 串行方式引脚连线：片选CS P1.0、数据SID P1.1、时钟SCLK P1.2、模式PSB P1.3、复位RST P1.4占用的I/O比较少，因此在I/O不够用的时候可以用这种方法。但是速度相对并行较慢。 按并行方式设计电路后，修改单片机引脚定义则机器人两种方式都可以工作。特别要说明的是机器人使用了LCD状态显示功能后必须拔掉J2跳针控制的LED的状态显示模块，因为两者共用了单片机P1口，同时显示会发生冲突;另外原程序也应适当修改。 机器人除以上主要模块外还有单片机最小系统模块、电源模块、报警模块等。其中电源模块中，机器人控制电路系统采用直流 V，而机器人电源供电和直流电动机驱动电压为9 V，所以电路中使用了一块DC DC芯片LM330 ，红色发光二极管用来指示机器人电源打开与否，其原理图如图5所示。接通跳线开关J4，则启动机器人报警模块，使用的是5 V无驱动直流蜂鸣器，由单片机P3.7引脚控制，作用是当机器人处在循迹工作状态且当前位置不在黑色轨道时鸣叫报警，同时机器人启动后退程序，直到再次跟踪到黑色轨道为止。 机器人程序采用单片机C语言编写，同样按模块化设计思路编写控制软件，软件控制模块主要有中断主程序，循迹子程序，直流电动机控制与PWM调速子程序，遥控子程序，状态显示子程序等。主程序流程如图6所示，图7为单片机中断处理流程图。 机器人处在红外遥控状态时，除前进、后退、左转、右转和停止5种动作外，还有5级调速功能，由PWM程序实现。脉冲宽度调制(pulse width modulation，缩写为PWM)就是一种开关周期恒定，通过改变导通脉冲宽度来改变占空比的调制方式，机器人驱动电动机加载平均电压(Uav)可用公式(1)表示。 由式(1)可见，改变脉冲占空比，电动机两端的电压平均值也随之改变，电压改变则转速也将改变，从而达到调速目的。 单片机调速时，通过P2.0或P2.1使L298使能控制端为高电平，将PWM调速信号加载至IN1～IN4非“0”信号端，(比如机器人前进时，输入端IN1和IN3为PWM信号，输入端IN2和IN4为低电平)，则电动机的转速由单片机调节PWM信号的占空比来实现。设计中把直流电动机的速度设成了10个等级，由等级数来决定1个周期的高电平的总个数。按1个脉冲为200 μs来计算，1个方波周期10个脉冲，周期即为2 ms。占空比为高电平脉冲个数比上1个周期总的脉冲个数10。当高电平脉冲个数为1时，占空比为1/10，速度最低;当高电平脉冲个数为10时，占空比为1，相当于电动机全速运行，速度最高。机器人根据实验环境，实际采用5级调速，占空比分别为6/10、7/10、8/10、9/10和1，PWM周期为2 ms。 设计一种基于AT89S52单片机的多功能循迹机器人，该机器人有两种工作状态，在循迹状态时，能在白底黑线上跟踪轨迹，发生意外时(如“脱轨”)会自动报警并后退寻线直到再次回到轨迹线;在遥控状态时，能用遥控器控制机器人前后左右移动，并能实现5级调速。该机器人参加江苏省职业教育创新大赛，顺利进入决赛阶段并获三等奖，从而证明了该机器人系统设计的可行性和合理性。 作者：过磊 |
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