基于單片機的教育機器人的設計

　　1 機器人的組成及工作原理

　　機器人由硬件和軟件兩部分組成。采用STC12CSA60S2單片機作為系統控制的核心部件，完成路面信息檢測、直流電機控制、電機轉速檢測、數碼管顯示、蜂鳴器報警以及鍵盤輸入等功能，硬件系統框圖如圖1所示。

圖1 硬件系統框圖

　　軟件部分主要完成路況檢測、PID電機控制、輸入輸出人機接口，可實現各種機器人巡航動作、智能循跡等功能。

　　2 STC12系列單片機

　　本文采用的STC12C5A60S2單片機是是宏晶科技生產的STC12系列單片機。該單片機是單時鐘／機器周期（1T），具有高速、低功耗、超強抗干擾和無法解密諸多優點。指令代碼完全兼容傳統8051，速度快8-12倍。工作電壓為3.3 V～5.5 V（5V單片機），有6個16位定時器，兼容普通8051的定時器或4個外部中斷，具有看門狗和EEPROM功能，并且內部集成MAX810專用復位電路。

　　3 硬件設計

　　3.1 系統電源

　　由于電機在啟動瞬間電流很大，要求電源有足夠大的驅動能力，因此系統采用雙電源供電方式。利用LM7805將12 V鋰電池組電壓轉換為5 V穩壓電源給單片機最小系統電路、路面檢測電路、數碼管顯示電路和電機測速電路供電。而電機驅動電路直接由另外一組鋰電池輸出的12 V電壓直接供電。

　　3.2 電機驅動電路

　　本系統使用的直流電機額定電壓為12 V，額定轉速為300 rpm。電機驅動電路采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。用該芯片作為電機驅動，不僅穩定性好，大大地簡化驅電路，而且驅動能力大，有利于電機轉速的穩定。電機驅動電路如圖2所示。