1、菏泽学院本科生毕业设计（论文）目 录摘要2关键词2Abstract2Key words2引言21 设计任务和要求31.1 设计任务31.2 设计要求32 系统方案选择与论证32.1系统总体方案与论证32.2各模块方案选择与论证42.2.1 车体的选择42.2.2 控制器模块（单片机的选择）42.2.3 探测障碍模块52.2.4 电机模块52.2.5 电机驱动模块52.2.6 语音报警模块52.2.7 越障模块62.2.8电源模块62.2.9机械手模块62.2.10显示模块62.3 智能报警越障机器人最终方案63 系统硬件设计73.1 系统的总体及单元电路设计73.2 单元电路的功能以及工作原理
2、的分析73.2.1微控制器模块电路73.2.2探测障碍模块电路73.2.3电机驱动模块电路83.2.4显示模块电路83.2.5电源模块电路93.2.6 舵机控制越障模块电路93.2.7 语音报警模块电路104 系统软件系统的设计与实现105 系统调试115.1硬件调试115.2软件调试115.3调试结果115.3.1 电路的测试方法115.3.2 测试仪器及设备125.3.3 舵机测试125.3.4整车测试126总结12参考文献：12附录A 智能报警越障机器人实物图13附录B 系统的整体程序14致谢19智能报警越障机器人的设计摘要：以ATMEL公司的89s52单片机为控制核心，实现机器人的智能
3、越障及语音报警，包括对障碍物的检测，通过ISD4004语音芯片报警，并自主爬越障碍。在对障碍物的检测中，采用红外传感器发现障碍；在语音报警提示中，采用ISD4004已经录制好的语音进行播放提示；在爬越障碍过程中，通过舵机控制机械手将小车前部抬起一定的角度来实施爬越障碍。通过传感器及各种控制装置和ISD4004语音芯片进行报警提示及12864液晶显示，该装置达到了环境、机器人及与人之间的信息交换。机器人结构简单、成本低,可以广泛应用在跨越路肩或宽台阶的各种场合。关键词：越障机器人；89s52芯片；ISD4004；舵机 Intelligent warning obstacle crossing r
4、obots designElectronic information science and technology Xiong Wei Tutor Zhang GuanfenAbstract: Centering on the 89s52 microcontroller of ATMEL Company realize the robots intelligent obstacle-navigation and voice alarm, including obstacle detection and independently climbing over obstacles through
5、the ISD4004 voice chip. In the obstacles detection, obstacles will be found by infrared sensor; In voice-prompting for warning and alarm, audio tone will be broadcasted through voice recorded by ISD4004; In the process of climbing over obstacles, the front of trolley will be lifted up to certain ang
6、le to climb over obstacles through steering engine manipulator. Through the transducer and various control devices and ISD4004 speech chips for alarm prompt and 12864 LCD display, this device reaches information exchange of environment, robot and human. Robot owns simple structure, low cost and can
7、be widely used in road shoulder or crossing the wide steps on various occasions.Key words:Robot obstacle-navigation; 89s52 chip; ISD4004; steering engine引言：自从20世纪60年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，在短短40多年的时间中，机器人技术得到了迅速的发展，工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。越障报警机器人具有防爆、越障、涉水、自定位、采集识别和传输各种数据的功能，能进入事故现场采集影像、数
8、据信息、对盲人进行引导，为及时抢险救人提供重要依据和参考。1 设计任务和要求1.1 设计任务设计制作一台智能车，该小车能在自由行走过程中，发现障碍物的同时进行语音报警提示前方有障碍，翻越障碍物后提示越过障碍物。1.2 设计要求（1）小车启动出发，在平坦的陆地上能以较快的速度行驶。（2）如果小车前方10cm有障碍物，红外开关能够及时探测到障碍物。（3）当小车发现障碍物的时候，语音系统能够及时发出警报，以提示操作人员做出相应的应急处理。（4）当无其他路径可寻时，而必须跨越障碍物时，小车前部有机械手协助小车翻越障碍物。（5）小车有强劲的动力装置，能使之翻越至少25cm高的障碍物。（6）当翻越障碍物后
9、，语音系统能够及时做出提示，使小车全速前进。2 系统方案选择与论证21 系统总体方案与论证由题目分析可得：本设计需要一个控制器模块、探测障碍模块、语音报警模块、爬越障碍模块、液晶显示模块、电源模块、电机驱动模块等几部分组成的系统来实现题目的要求。整体设计框图如图1所示。微 控 制 器 模 块探测障碍模块电机驱动模块显示模块电 源 模 块语音报警模块翻越障碍模块图1系统整体设计框图为实现本系统的功能，下面分别对各部分的设计方案进行具体的分析论证。在越障环节中，本越障车体高为10cm（车底部离地高为2cm），要想爬越高为20cm的障碍，当小车遇到障碍物之前必须借助外力把车前部抬起，然后借助小车后轮
10、强大的推动力让小车爬上障碍物，进而使之翻越障碍物。因此只需要将小车前部进行改造，装上一个机械手臂就可以达到要求。在语音报警环节中，通过ISD4004语音芯片播放已经录制好的提示。ISD4004语音录放原理框图如图2所示。ISD40043V单电源喇 叭咪 头图2 ISD4004语音控制原理框图2.2 各模块方案选择与论证2.2.1 车体的选择移动越障机器人所处环境大多为复杂的非结构化环境，因此需要机器人具备高机动性、强大的环境感知能力和快速反应能力。目前主要的越障方式有：轮式、腿式、履带式以及复合方式。其中轮式的效率最高，但适应能力最差；而腿式的适应能力最强，但效率最差；履带式有着良好的爬坡性能
11、和很强的越障能力，适应能力也较强，效率也较高；复合方式则需要较强的机械加工能力。因此我们采用改装市面的坦克式车模底盘和铝合金外壳。车模左右安装直流电机且带有电感以防止启动时电流过大烧坏电机。坦克式底盘车身稳定，便于跨越各种障碍，机动性强，摩擦大，车身美观，整体协调。2.2.2 控制器模块（单片机的选择）方案1：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高，尤其适用于语音处理和识别等领域。但是当凌阳单片机应用语音处理和辨识时，由于其占用的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低。本系统
