基于單片機(jī)的四足機(jī)器人.doc

.可編輯修改，可打印別找了你想要的都有！ 精品教育資料全冊(cè)教案，試卷，教學(xué)課件，教學(xué)設(shè)計(jì)等一站式服務(wù)全力滿足教學(xué)需求，真實(shí)規(guī)劃教學(xué)環(huán)節(jié)最新全面教學(xué)資源，打造完美教學(xué)模式深圳大學(xué)期末考試試卷開/閉卷開卷A/B卷 N/A課程編號(hào)1303270001 1303270002 課程名稱EDA技術(shù)與實(shí)踐（2）學(xué)分2.0命題人(簽字) 審題人(簽字) 2015 年 10 月 20 日題號(hào)一二三四五六七八九十基本題總分附加題得分評(píng)卷人設(shè)計(jì)考試題目：完成一個(gè)集成電路或集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目 基本要求： 2-3位同學(xué)一組， 完成一個(gè)完整的集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目或是一個(gè)集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。規(guī)格說明：1. 題目自定。1) 集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目i. 若為IC設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要完成IC設(shè)計(jì)的版圖。ii. 若采用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行下板測(cè)試。2) 集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，需使用FPGA開發(fā)板或嵌入式開發(fā)板，完成一個(gè)完整的集成系統(tǒng)作品。3) 作品需要課堂現(xiàn)場(chǎng)演示，最后提交報(bào)告，每個(gè)小組單獨(dú)一份報(bào)告，但需闡述各個(gè)成員的工作。2. 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)好較好一般未完成完成度40302515演示效果30252015報(bào)告評(píng)分302520152015年第二學(xué)期，建議作品內(nèi)容：· 完成一個(gè)行走機(jī)器人，基本要求o 2-8只腳o 能行走o 可以用單片機(jī)，嵌入式，F(xiàn)PGA方案一、 設(shè)計(jì)目的：通過設(shè)計(jì)一個(gè)能夠走動(dòng)的機(jī)器人來增加對(duì)動(dòng)手能力，和對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)的能力，增強(qiáng)軟件流程設(shè)計(jì)的能力和對(duì)設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)電路功能的能力，在各個(gè)方面提升自己對(duì)電子設(shè)計(jì)的能力。二、 設(shè)計(jì)儀器和工具：本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)能走動(dòng)的機(jī)器人，使用到的儀器和工具分別有：sg90舵機(jī)12個(gè)、四腳機(jī)器人支架一副、單片機(jī)最小系統(tǒng)一個(gè)、電容電阻若干、波動(dòng)開關(guān)一個(gè)、超聲遙控模塊一對(duì)、杜邦線若干、充電寶一個(gè)。三、 設(shè)計(jì)原理：本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人是通過51單片機(jī)控制器來控制整個(gè)電路的。其中，舵機(jī)的控制是通過產(chǎn)生一個(gè)周期為20毫秒的高電平帶寬在0.5到2.5ms之間的pwm信號(hào)來控制。12路Pwm信號(hào)由單片機(jī)的定時(shí)器來產(chǎn)生。51單片機(jī)產(chǎn)生12路pwm信號(hào)的原理是：以20毫秒為周期，把這20毫秒分割成8個(gè)2.5ms，因?yàn)?，每個(gè)pwm信號(hào)的高電平時(shí)間最多為2.5ms，然后在前六個(gè)2.5ms中分別輸出兩個(gè)pwm信號(hào)的高電平，例如，在第一個(gè)2.5ms中輸出第一個(gè)和第二個(gè)pwm信號(hào)的高電平時(shí)，首先開始時(shí)，把信號(hào)S1、S2都置1，然后比較兩個(gè)高電平時(shí)間，先定時(shí)時(shí)間短的高電平時(shí)間，把高電平時(shí)間短的那個(gè)信號(hào)置0，再定時(shí)兩個(gè)高電平時(shí)間差，到時(shí)把高電平時(shí)間長(zhǎng)的按個(gè)信號(hào)置0，然后，定時(shí)（2.5-較長(zhǎng)那個(gè)高電平時(shí)間），在第二個(gè)2.5ms開始時(shí)，把S3、S4置1，接下來和上面S1、S2一樣，以此類推，在六個(gè)2.5ms 中輸出12路pwm信號(hào)來控制舵機(jī)。原理圖如圖1.第一個(gè)2.5ms0 2.5通過超聲模塊來控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、向前的左轉(zhuǎn)、向前的右轉(zhuǎn)、向后的左轉(zhuǎn)、向后的右轉(zhuǎn)幾個(gè)動(dòng)作?？刂颇K電路，D0,D1，D2,D3分別為超聲接受模塊的輸出，輸出為高電平，要加NPN作為開關(guān)。四、 設(shè)計(jì)步驟：1、 設(shè)計(jì)好硬件電路，焊接51單片機(jī)的最小系統(tǒng)和各個(gè)硬件電路。2、 設(shè)計(jì)好軟件的流程圖，如圖2。3、 寫產(chǎn)生12路控制舵機(jī)的pwm信號(hào)的程序并在proteus中測(cè)試，如 圖3。4、 設(shè)計(jì)出行走步態(tài)，四腳機(jī)器人的步態(tài)是采用對(duì)角的相互前進(jìn)來實(shí)現(xiàn)的，如圖4。5、 寫出流程圖中各個(gè)模塊的軟件，包括前進(jìn)函數(shù)、后退函數(shù)、左轉(zhuǎn)和 右轉(zhuǎn)的函數(shù)，并逐個(gè)燒到單片機(jī)中測(cè)試。6、按流程圖把各個(gè)函數(shù)組合到主函數(shù)中，完成所有軟件的編寫，并燒到單片機(jī)中測(cè)試，并不斷的調(diào)試。開始 初始化掃描控制按鍵處理控制按鍵機(jī)器人行走 結(jié)束圖2.流程圖 開始圖3.在proteus里測(cè)試并調(diào)試pwm信號(hào)初始狀態(tài)：先邁一對(duì)腳 邁另一對(duì)并另一對(duì)支撐 身體前進(jìn)圖4，行走步態(tài)五、 遇到的問題及解決：1、 此設(shè)計(jì)的pwm信號(hào)輸出使用定時(shí)器來產(chǎn)生每個(gè)信號(hào)的高電平和低電平，每次定時(shí)時(shí)間到，都會(huì)會(huì)關(guān)掉定時(shí)器并執(zhí)行中斷函數(shù)，在此過程中會(huì)消耗一定的時(shí)間，等到給定時(shí)器賦值下一次定時(shí)時(shí)間并開始定時(shí)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間延時(shí)，造成每次高電平時(shí)間都會(huì)變長(zhǎng)一點(diǎn)，且總的加起來會(huì)使20ms周期變長(zhǎng)，因此，需要稍微減小高電平的定時(shí)時(shí)間，并結(jié)合proteus仿真確定最準(zhǔn)確值。2、 由于機(jī)器人的四個(gè)腳都是自己組裝的，可能會(huì)有存在不平衡和對(duì)稱，當(dāng)對(duì)角的兩只腳同時(shí)向前邁同一個(gè)角度時(shí)，會(huì)使機(jī)器人向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)而不沿直線前進(jìn)，這時(shí)要結(jié)合實(shí)際測(cè)試來調(diào)整機(jī)器人的各個(gè)腳的前邁角度來使機(jī)器人平衡的沿直線前進(jìn)，比如，一只腳邁多點(diǎn)，另一邊的腳邁少點(diǎn)。六、心得與體會(huì)：通過這次設(shè)計(jì)，我更加的熟悉基本的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)，特別是軟件的流程圖設(shè)計(jì)。更加熟悉軟硬件電路結(jié)合的測(cè)試與調(diào)試。六、實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖:設(shè)計(jì)代碼：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint pwm12,p_min1,p_max1,p_min2,p_max2,p_min3,p_max3,p_min4,p_max4,p_min5,p_max5,p_min6,p_max6,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p11,p21,p31,p41,p51,p61;/高電平帶寬sbit s0=P20;/12路輸出信號(hào)sbit s1=P21;sbit s2=P22;sbit s3=P23;sbit s4=P24;sbit s5=P25;sbit s6=P26;sbit s7=P27;sbit s8=P06;sbit s9=P04;sbit s10=P02;sbit s11=P00;sbit up=P10;sbit right=P14;sbit left=P12;sbit down=P16;uchar s_num,f,b,r,l,back_flag;forward_flag;void back();/后退void forward(); /前進(jìn)void back_right();/后右轉(zhuǎn) 、前左轉(zhuǎn)void back_left(); /后左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn) void scan_key();/遙控監(jiān)控void labor_init();/機(jī)器人的初始狀態(tài)void delay(uint i) /延時(shí)函數(shù)，延時(shí)一秒uint j;for(i;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);void init(void)/中斷初始函數(shù)TMOD=0x01;TR0=1;ET0=1;EA=1;void rate(uint p12)/pwm的排序函數(shù)p_min1=(p0<=p1?(p0):(p1)-40;p_max1=p0>p1?(p0):(p1);p_min2=(p2<=p3?p2:p3)-64;p_max2=p2>p3?p2:p3;p_min3=(p4<=p5?p4:p5)-64;p_max3=p4>p5?p4:p5;p_min4=(p6<=p7?p6:p7)-64;p_max4=p6>p7?p6:p7;p_min5=(p8<=p9?p8:p9)-64;p_max5=p8>p9?p8:p9;p_min6=(p10<=p11?p10:p11)-64;p_max6=p10>p11?p10:p11;p1=p_max1-p_min1-21;p2=p_max2-p_min2-42;p3=p_max3-p_min3-42;p4=p_max4-p_min4-42;p5=p_max5-p_min5-42;p6=p_max6-p_min6-42;p11=2400-p_max1;p21=2400-p_max2;p31=2400-p_max3;p41=2400-p_max4;p51=2400-p_max5;p61=15500-p_max6;TH0=-p_min1/256;TL0=-p_min1%256;s_num=0;s0=1;s1=1;init();void scan_key()if(P1!=0xff)delay(5);if(up=0)f=0;if(down=0)b=0;if(right=0)r=0;if(left=0)l=0;void time0() interrupt 1/中斷產(chǎn)生12路pwm信號(hào)TR0=0;switch(s_num)case 0:if(pwm0<=pwm1)if(pwm0=pwm1)s0=0;s1=0;s_num+;TH0=-(p1-0)/256;TL0=-(p1-0)%256;break;elses0=0;elses1=0;TH0=-p1/256;TL0=-p1%256;s_num+;break;case 1:if(pwm0>pwm1)s0=0;elses1=0;TH0=-p11/256;TL0=-p11%256;s_num+;break;case 2:s2=1; s3=1; TH0=-p_min2/256; TL0=-p_min2%256; s_num+; break;case 3:if(pwm2<=pwm3)if(pwm2=pwm3)s2=0;s3=0;s_num+;TH0=-p2/256;TL0=-p2%256;break;elses2=0;elses3=0;TH0=-p2/256;TL0=-p2%256;s_num+;break;case 4:if(pwm2>pwm3)s2=0;elses3=0;TH0=-p21/256;TL0=-p21%256;s_num+;break;case 5:s4=1; s5=1; TH0=-p_min3/256; TL0=-p_min3%256; s_num+; break;case 6:if(pwm4<=pwm5)if(pwm4=pwm5)s4=0;s5=0;s_num+;TH0=-p3/256;TL0=-p3%256;break;elses4=0;elses5=0;TH0=-p3/256;TL0=-p3%256;s_num+;break;case 7:if(pwm4>pwm5)s4=0;elses5=0;TH0=-p31/256;TL0=-p31%256;s_num+;break;case 8:s6=1; s7=1; TH0=-p_min4/256; TL0=-p_min4%256; s_num+; break;case 9:if(pwm6<=pwm7)if(pwm6=pwm7)s6=0;s7=0;s_num+;TH0=-p4/256;TL0=-p4%256;break;elses6=0;elses7=0;TH0=-p4/256;TL0=-p4%256;s_num+;break;case 10:if(pwm6>pwm7)s6=0;elses7=0;TH0=-p41/256;TL0=-p41%256;s_num+;break;case 11:s8=1; s9=1; TH0=-p_min5/256; TL0=-p_min5%256; s_num+; break;case 12:if(pwm8<=pwm9)if(pwm8=pwm9)s8=0;s9=0;s_num+;TH0=-p5/256;TL0=-p5%256;break;elses8=0;elses9=0;TH0=-p5/256;TL0=-p5%256;s_num+;break;case 13:if(pwm8>pwm9)s8=0;elses9=0;TH0=-p51/256;TL0=-p51%256;s_num+;break;case 14:s10=1; s11=1; TH0=-p_min6/256; TL0=-p_min6%256; s_num+; break;case 15:if(pwm10<=pwm11)if(pwm10=pwm11)s10=0;s11=0;s_num+;TH0=-p6/256;TL0=-p6%256;break;elses10=0;elses11=0;TH0=-p6/256;TL0=-p6%256;s_num+;break;case 16:if(pwm10>pwm11)s10=0;elses11=0;TH0=-p61/256;TL0=-p61%256;s_num+;break;case 17:s0=1;s1=1;s_num=0;TH0=-p_min1/256;TL0=-p_min1%256;break;scan_key();TR0=1;void motor_init1()/給所有信號(hào)都設(shè)高電平時(shí)間為1.5毫秒uchar i;for(i=0;i<12;i+)pwmi=1500;void labor_init()/機(jī)器人的初始狀態(tài)motor_init1();l=1;f=1;r=1;b=1;back_flag=0;forward_flag=0;rate(pwm);/delay(200);while(1)if(r=0)r=1;back_right();if(l=0)l=1;back_left();if(f=0)f=1;forward();if(b=0)b=1;back();void back()back_flag=1;forward_flag=0;motor_init1();pwm8=pwm8+300;pwm9=pwm9-250;pwm2=pwm2+150;pwm3=pwm3-150;pwm7=pwm7+50;/pwm0=pwm0-80;/pwm5=pwm5+80;/pwm11=pwm11-30;rate(pwm);delay(500);pwm3=pwm3+320;pwm8=pwm8-200;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);while(1)if(r=0)r=1;back_right();if(l=0)l=1;back_left();if(f=0)f=1;forward();if(b=0)b=1;pwm3=pwm3-320;pwm8=pwm8+200;pwm2=pwm2-270;pwm9=pwm9+320;pwm1=pwm1-600;pwm0=pwm0-600;pwm10=pwm10-600;pwm11=pwm11-600;rate(pwm);delay(300);pwm1=pwm1+600;pwm0=pwm0+600;pwm10=pwm10+600;pwm11=pwm11+600;rate(pwm);delay(500);pwm2=pwm2+270;pwm9=pwm9-320;pwm3=pwm3+320;pwm8=pwm8-200;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(500);if(P1!=0xff)forward();void back_right()motor_init1();pwm8=pwm8+50;pwm9=pwm9-50;/pwm2=pwm2+150;/pwm3=pwm3-150;pwm7=pwm7+100;/pwm0=pwm0-80;/pwm5=pwm5+80;/pwm11=pwm11-30;rate(pwm);delay(300);pwm3=pwm3-70;pwm8=pwm8-70;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);while(1)if(r=0)if(back_flag=1)r=1;back_right();if(forward_flag=1)r=1;back_left();if(l=0)if(back_flag=1)l=1;back_left();if(forward_flag=1)l=1;back_right();if(f=0)f=1;forward();if(b=0)b=1;back();pwm3=pwm3+70;pwm8=pwm8+70;pwm2=pwm2-70;pwm9=pwm9-70;pwm1=pwm1-600;pwm0=pwm0-600;pwm10=pwm10-600;pwm11=pwm11-600;rate(pwm);delay(300);pwm1=pwm1+600;pwm0=pwm0+600;pwm10=pwm10+600;pwm11=pwm11+600;rate(pwm);delay(500);pwm2=pwm2+70;pwm9=pwm9+70;pwm3=pwm3-70;pwm8=pwm8-70;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);void back_left()motor_init1();pwm8=pwm8+50;pwm9=pwm9-50;/pwm2=pwm2+150;/pwm3=pwm3-150;pwm6=pwm6+50;pwm7=pwm7+100;/pwm0=pwm0-80;/pwm5=pwm5+80;/pwm11=pwm11-30;rate(pwm);delay(300);pwm3=pwm3+70;pwm8=pwm8+70;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);while(1)if(r=0)if(back_flag=1)r=1;back_right();if(forward_flag=1)r=1;back_left();if(l=0)if(back_flag=1)l=1;back_left();if(forward_flag=1)l=1;back_right();if(f=0)f=1;forward();if(b=0)b=1;back();pwm3=pwm3-70;pwm8=pwm8-70;pwm2=pwm2+70;pwm9=pwm9+70;pwm1=pwm1-600;pwm0=pwm0-600;pwm10=pwm10-600;pwm11=pwm11-600;rate(pwm);delay(300);pwm1=pwm1+600;pwm0=pwm0+600;pwm10=pwm10+600;pwm11=pwm11+600;rate(pwm);delay(500);pwm2=pwm2-70;pwm9=pwm9-70;pwm3=pwm3+70;pwm8=pwm8+70;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);void forward()forward_flag=1;back_flag=0;motor_init1();pwm2=pwm2-150;pwm3=pwm3+220;pwm8=pwm8+10;pwm11=pwm11-20;rate(pwm);delay(500);pwm3=pwm3-300;pwm8=pwm8+300;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(300);while(1)if(r=0)r=1;back_left();if(l=0)l=1;back_right();if(b=0)b=1;back();if(f=0)f=1;pwm3=pwm3+300;pwm8=pwm8-300;pwm2=pwm2+300;pwm9=pwm9-280;pwm1=pwm1-600;pwm0=pwm0-600;pwm10=pwm10-600;pwm11=pwm11-600;rate(pwm);delay(300);pwm1=pwm1+600;pwm0=pwm0+600;pwm10=pwm10+600;pwm11=pwm11+600;rate(pwm);delay(500);pwm2=pwm2-300;pwm9=pwm9+280;pwm3=pwm3-300;pwm8=pwm8+300;pwm4=pwm4+600;pwm5=pwm5+600;pwm6=pwm6+600;pwm7=pwm7+600;rate(pwm);delay(300);pwm4=pwm4-600;pwm5=pwm5-600;pwm6=pwm6-600;pwm7=pwm7-600;rate(pwm);delay(500);if(P1!=0xff)back();void main(void)labor_init();29.