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智能寻迹机器人实验指导书

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简 介
单片机益智系列——智能寻迹机器人是由益芯科技有限公司为科教方便而研发设计。根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。依据提高学生实际动手操作能力和思考能力, 以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式, 良好的电路设计, 一体化的机电组合, 智趣的系统开发, 更是成为加强学生学习兴趣的总动源。
智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口, 经过对这些端口加以信号输入电路, 控制电路, 执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0, P0.1, P0.2, P0.3分别经过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进, 后退, 左转, 右转, 遇障碍物绕行, 避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物, 由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管, 红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中, 主芯片经过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作, 同时主芯片将P3.7的信号状态经过P2.5的LED指示灯显示出来。机器人行走时会经过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。 当走到悬崖处时, P3.5或P3.6将收到一个电平信号, 此电平信号将经过相应端口传送入主芯片中, 主芯片经过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将经过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转, 右转, 后退的过程, 能够经过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口, 在运行为前进状态时, 能够能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时能够经过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时能够经过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断, 以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。你能够按下S1键来进行机器的停止。再按下S2键来进行机器人的运行。这个按键的信息分别被P3.2, P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器, 这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片, 主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息经过P2端口上LED数码管显示出来。P3.0、 P3.l中COM端口的加入, 让你完全能够用电脑对其进行控制。你能够经过对串口发送数据, 数据会被显示到LED数码管中, 并让机器人执行相应的功能。电脑的串口软件要求波特率为9600。8位数据位, 这时你就能够快乐的用电脑来对它进行你的完全控制了。
EXKJ-ZN02功能的组合多样, 使得学生能够充分发挥自主能力, 制作出不同的机器人。它为学校进行机器人竞赛和毕业项目设计建立了实物平台, 是学校教师授课变得更轻松有趣。同时也能改变学生学习模式和激发学习兴趣。更是作为验证学生学习效果的有力工具。良好的电路板设计, 让学生制作变得方便容易, 其大大提高了学生的制作成功率。提高了学生对电子电路的兴趣, 更是教学过程中不可或缺的教具。

实验一 程序状态指示灯演示
一、 实验简介:
本程序重点演示了一个最简程序的基本结构, 它从顺序、 判断、 循环的形式表现程序的基本结构, 此程序经过闪灯不断的闪动, 及闪灯闪动的快慢来表示程序不不同工作状态。它也是常数字设备中进行状态表示的方法之一(例: 网卡)。
二、 实验原理图:

三、 实现代码:
//===================================================================== //
// 实验名称: 程序状态指示灯演示程序 //
// 开发日期: /01/19 //
// 修改日期: //
// 程序作者: guojun 邮箱: //
// 开发商: 益芯科技有限公司——技术部 //
// 程序备注: 此程序仅为表现本机功能而演示用,当用作实际工程时请慎用. //
// 特别声明: 此程序可作研究之用,但引用,转载,使用请注明出处. //
//===================================================================== //
#include <AT89x51.h> //包含头文件
#define LED P1 //宏定义显示端口号
void Delay(unsigned int DelayTime) //定义可变延时函数
{
while(DelayTime--); //延时函数进入倒计时
}
void main() //程序主函数码
{
unsigned int CountData=0; //定义一个整形变量,用于闪动次数++
while(1) //主程序循环体开始
{
if(CountData<30) //判断闪动次数是否位于0-30之间
{
Delay(60000); //用60000作为基数开始延时函数
}
else if(CountData<60) //判断闪动次数是否位于30-60之间
{
Delay(30000); //用30000作为基数开始延时函数
}
else if(CountData<90) //判断闪动次数是否位于60-90之间
{
Delay(10000); //用10000作为基数开始延时函数
}
else if(CountData<120) //判断闪动次数是否位于90-120之间
{
CountData=0; //仅进行一次操作即可退出.
}
CountData=CountData+1; //闪动次数基数++
LED=~LED; //将显示端口进行取反操作
}
}

四、 运行效果:
程序运行效果为: 开机后程序以慢速闪动, 一段时间后速度开始加快, 再等待时间, 闪灯的速度达到最快, 之后一段时间后, 闪动将回到开始状态。

实验二 流水灯演示
五、 实验简介:
本程序全面的表现了子程序的用法, 它从对几个子程序的操作, 显示不同的流灯技术, 流水灯的不同需要不同的表现的形式, 而这里主要介绍了移位操作和内部数据存储及读入操作。延时函数采用可重入标志, 可进行函数的递归调用。
六、 实验原理图:

七、 实现代码:
//===================================================================== //
// 开发日期: /01/20 //
// 修改日期: //
// 程序作者: guojun 邮箱: //
// 开发商: 益芯科技有限公司——技术部 //
// 程序备注: 此程序仅为表现本机功能而演示用,当用作实际工程时请慎用. //
// 特别声明: 此程序可作研究之用,但引用,转载,使用请注明出处. //
//===================================================================== //
#include <AT89x51.h> //包含头文件
#define Led P1 //定义显示端口号
unsigned int code BToM[]={0x7E,0x3C,0x18,0x00}; //定义由两边到中间显示数据
unsigned int code MToB[]={0xE7,0xC3,0x81,0x00}; //定义由中间到两边显示数据
void Delay() reentrant //定义可重入的延时函数
{ unsigned int DelayTime=10000; //定义延时时间基数
while(DelayTime--); //程序开始延时开始
}
void LeftToRight() //定义从左边到右边显示函数
{unsigned char TempCount=0; //定义显示次数变量
Led=0xFE; //定义初步显示数据
for(TempCount=0;TempCount<8;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,用在每次移动数据开始处
Led=Led<<1; //由右边向左边移动数据
}
return; //空返回语句,表明此子程序的结束.
}
void RightToLeft() //定义从右边到左边显示函数
{ unsigned char TempCount=0; //定义显示次数变量
Led=0x7F; //定义初步显示数据
for(TempCount=0;TempCount<8;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,用在每次移动数据开始处
Led=Led>>1; //由左边向右移动数据
}
return; //空返语句,表明此子程序的结束.
}
void BothToMid() //定义由两边到中间显示子程序
{ unsigned char TempCount=0; //定义临时次数变量
Led=0xFF;
for(TempCount=0;TempCount<5;TempCount++) //经过循环依次进行次数运行
{
Delay(); //延时,在每次运行前.
Led=BToM[TempCount]; //读入当次显示数据.
}
return; //空返回,表明此子程序的结束.
}
void MidToBoth() //定义由中间到两边子程序
{unsigned char TempCount=0; //定义临时次数变量
Led=0xFF;
for(TempCount=0;TempCount<5;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,在每次数据显示前.
Led=MToB[TempCount]; //读入当次显示数据.
}
return; //空返回,表明此次子程序的结束.
}
void main() //主程序入口处.
{
while(1) //无穷循环开始.
{ LeftToRight(); //从左到右进行显示
RightToLeft(); //从右到左进行显示
BothToMid(); //由两边到中间进行显示
MidToBoth(); //由中间到两边进行显示
}
}
八、 运行效果:
程序运行效果为: 开机后, 指示灯向从左向右依次点亮, 从右向左依次点亮, 由两边向中间依次点亮, 由中间向两边依次点亮。

实验三 数码管演示
一、 实验简介:
本程序经过对端口的置数操作, 展示了数码管的应用技术, 数码管是将发光二极管经过一定的形式封装在一个数字的外壳中, 能够经过不同的点亮方式来显不同的数字符号。
二、 实验原理图:

三、 实现代码:
//============================================================= //
// 开发日期: /01/26 //
// 修改日期: //
// 程序作者: guojun 邮箱: //
// 开发商: 益芯科技有限公司——技术部 //
// 程序备注: 此程序仅为表现本机功能而演示用,当用作实际工程时请慎用. //
// 特别声明: 此程序可作研究之用,但引用,转载,使用请注明出处. //
//============================================================== //
#include <AT89x51.h> //包含头文件
typedef unsigned int uint; //重命名整数类型关键字
typedef unsigned char uchar; //重命名字符类型关键字
uchar code LedShowData[]={0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49, //定义固定存储显示字符
0x41,0x1F,0x01,0x19,0x03}; //1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
void Delay() //定义延时函数
{
uint TempTime= 0; //定义延时时间变量
while(TempTime--); //经过循环进行延时
}
void main() //主程序开始main()
{uchar CountData=0; //定义计数变量
while(1) //主程序无限循环开始
{
P2=LedShowData[CountData]; //P2端口读入显示数据
CountData++; //计数变量++(加加)
if(CountData>=10) //判断是否超出计数范围
{
CountData=0; //重新置零
}
Delay(); //延时函数被调用
}
}
四、 运行效果:
程序运行效果为:程序下载后,数码管将从1-9依次显示,最后将显示数字0.

实验四 数码管及跑马灯演示
一、 实验简介:
本程序主要是将数码管及跑马灯放在一起显示, 它主要说明了, 如何将在单系中运行多个看似并行运行的子系统.本程序在此将跑马灯子程序放入到一个头文件中, 对于一个大的工程这样将有益于程序文件的管理。
二、 实验原理图:

三、 实现代码:
//===============================================================//
// 开发日期: /01/26 //
// 修改日期: //
// 程序作者: guojun 邮箱: //
// 开发商: 益芯科技有限公司——技术部 //
// 程序备注: 此程序仅为表现本机功能而演示用, 当用作实际工程时请慎用。 //
// 特别声明: 此程序可作研究之用, 但引用、 转载、 使用请注明出处。 //
//===============================================================//
#include <AT89x51.h> //包含端口定义头文件
unsigned char code LedShowData[]={0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49, //定义数码管显示字符
0x41,0x1F,0x01,0x19,0x03}; //1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
#define Led P1 //定义显示端口
unsigned char CountData=0; //定义数码管计数器
unsigned int code BToM[]={0x7E,0x3C,0x18,0x00}; //定义由两边到中间显示数据
unsigned int code MToB[]={0xE7,0xC3,0x81,0x00}; //定义由中间到两边显示数据
void Delay() reentrant //定义可重入延时函数
{ unsigned int DelayTime=10000; //定义延时时间变量
while(DelayTime--); //经过循环进行延时
P2=LedShowData[CountData]; //置数码管显示数据到P2端口
CountData++; //数码管地址计数器++(加1)
if(CountData>=10) //判断计数器累计数值
{
CountData=0; //计数器清零
}
}
#include <跑马灯.h> //包含显示方式头文件
void main() //主程序入口
{
while(1) //无穷循环开始.
{ LeftToRight(); //从左到右进行显示
RightToLeft(); //从右到左进行显示
BothToMid(); //由两边到中间进行显示
MidToBoth(); //由中间到两边进行显示
}
}
////////////////////////////////////////////////跑马灯.h/////////////////////////////////////////////////////
void LeftToRight() //定义从左边到右边显示函数
{unsigned char TempCount=0; //定义显示次数变量
Led=0xFE; //定义初步显示数据
for(TempCount=0;TempCount<8;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,用在每次移动数据开始处
Led=Led<<1; //由右边向左边移动数据
}
return; //空返回语句,表明此子程序的结束.
}
void RightToLeft() //定义从右边到左边显示函数
{ unsigned char TempCount=0; //定义显示次数变量
Led=0x7F; //定义初步显示数据
for(TempCount=0;TempCount<8;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,用在每次移动数据开始处
Led=Led>>1; //由左边向右移动数据
}
return; //空返语句,表明此子程序的结束.
}
void BothToMid() //定义由两边到中间显示子程序
{ unsigned char TempCount=0; //定义临时次数变量
Led=0xFF;
for(TempCount=0;TempCount<5;TempCount++) //经过循环依次进行次数运行
{
Delay(); //延时,在每次运行前.
Led=BToM[TempCount]; //读入当次显示数据.
}
return; //空返回,表明此子程序的结束.
}
void MidToBoth() //定义由中间到两边子程序
{unsigned char TempCount=0; //定义临时次数变量
Led=0xFF;
for(TempCount=0;TempCount<5;TempCount++) //经过循环进行数据显示
{
Delay(); //延时,在每次数据显示前.
Led=MToB[TempCount]; //读入当次显示数据.
}
return; //空返回,表明此次子程序的结束.
}
四、 运行效果:
本程序运行效果: 本程序运行后, 能够看到跑马灯按, 从左到右, 从右到左, 从两边到中间, 从中间到两边将依次运行。而且在运行过程中, 能够看到数码管依次从1-9-0的顺序显示数字符号。

实验五 按键中断查询演示
一、 实验简介:
本程序经过两个按键对数码管进行操作, 分别向用户演示了查询与中断的操作方式, 中断中应用了对按键进行查询的方法来判断按键的键值, 查询按键方法中则采用了键盘延迟的方法来消除按键重复输入。
二、 实验原理图:

三、 实现代码:
//=============================================================== //
// 开发日期: /01/27 编写按键中断与查询的最初代码 //
// 修改日期: //
// 程序作者: guojun 邮箱: //
// 开发商: 益芯科技有限公司——技术部 //
// 程序备注: 此程序仅为表现本机功能而演示用,当用作实际工程时请慎用. //
// 特别声明: 此程序可作研究之用,但引用,转载,使用请注明出处. //
//================================================================//
#include <at89x51.h> //包含S51地址头文件
typedef unsigned char uchar; //重定义无符号字符型
typedef unsigned int uint; //重定义无符号整型
sbit S1=P3^2; //定义S1变量
sbit S2=P3^4; //定义S2变量
uchar DataCount=0; //定义全局计数器
uchar code LedShowData[]={0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49, //定义固定存储显示字符
0x41,0x1F,0x01,0x19,0x03}; //1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
void KeyDelay() //定义键盘防抖子程序
{ uint KeyTime= 0; //定义防抖时间变量
while(KeyTime--); //防抖延时开始
return;
}
void S1_Break() interrupt 0 //定义S1(INT0)外部中断0
{
while(0==S1); //判断S1按键键值
DataCount--; //计数器数值减1
if(DataCount>9) //判断计数器是否到最小值
{
DataCount=9; //显示数字0
}
return;
}
void main() //主程序开始
{
ET0=1; //设定外部中断触发方式(1->低电平触发)
EX0=1; //开启外部中断0
EA=1; //开记总中断
while(1) //程序主循环
{
if(0==S2) //经过查询判断键值
{
KeyDelay(); //键盘防抖动开延时子程序开始
DataCount++; //计数器加1
}
if(DataCount>9) //判断当前计数器
{
DataCount=0; //将计数器置0
}
P2=LedShowData[DataCount]; //经过端口显示计数器数值
}
}
四、 运行效果:
程序运行效果: 开机后数码管显示数字"1", 当按S1不放时, 数码管数字不变, ,松开S1按键, 数码减1; 按S2键不放时, 数码管数字会自动加1。而且数字遵守从0-9循环操作。

实验六 话筒声音识别演示
五、 实验简介:
本程序主要经过话筒对声音信号进行识别, 由于本电路有效的去除杂波, 因此仅能对响度较大的声音进行识别(例: 拍手声)。像正常的说话声对本电路虑除, 不会产生信息的输入。话筒识别的加入, 为我们建立了声控平台。
六、 实验原理图:

七、 实现代码:
//============================================================ === //
// 开发日期: /01/27 //
// 修改日期: