ccccccccc 本 科 毕 业 设 计（论 文）基于PIC16F877的自主机器人开发学 院（系）： cccccccccccc 专 业： ccccccccccccc 学 生 姓 名： cccccc 学 号： ccccccccc 指 导 教 师： ccccc 评 阅 教 师： ccccccc 完 成 日 期： cccccccc cccccc基于PIC16F877的自主机器人开发摘 要随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术的飞速发展，自主式移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段，同时对机器人的自主性提出了新的挑战。本文介绍了自主机器人控制系统的硬件电路以及软件设计。控制系统的硬件电路部分主要包括电机驱动模块和传感器。基于比赛规则，机器人应具备基本的功能包括走直线，走弧线，前进后退，原地旋转，投球等。此外，机器人还应该有能判断出对方机器人的位置，并采取相应措施的功能。自助机器人的硬件设计包括以下几个部分：电源，光电开关接口，超声波传感器接口，步进电动机驱动电路，升降杆和手臂电动机驱动电路。该系统的软件有主程序，子程序和终端服务程序三大块组成。主程序主要是用来的系统硬件进行初始化的，并通过调用各个子程序实现预期流程。子程序负责各种基本的行走方式：短距离前进，后退，原地转弯，线内全走弧线，沿直线长距离告诉行走，升降杆的升降，手臂的伸缩。终端服务程序有三种，软件定时器中断用来产生步进脉冲；RB口中断用来循线；外部中断实现敌方机器人的检测及对策。关键词：自主机器人 PIC16F877 硬件系统 步进电机 软件设计- I -基于PIC16F877的自主机器人开发AbstractWith the rapid development of computer, network, machinery electronics, information, automation and artificial intelligence technologies , the autonomous mobile robot has entered a new phase, meanwhile, the autonomous robot development is facing new challenges. This article describes the autonomous robot control system in hardware and software design. Part of control system hardware includes motor drive modules and sensors. Based on rules of the game, the robot should have the basic features include walking a straight line, an arc line, forward and back, in situ rotation, pitch and so on. In addition, the robot should be able to determine the location of other robots, and take corresponding measures of function.Self-help robot hardware design includes the following components: power supply, photoelectric switch interface, ultrasonic sensor interface, stepper motor drive circuit, lift rod and arm motor drive circuit.The systems software has a main program, and composed of three large terminal services programs. Main program is primarily used for system hardware initialization, and by calling the subroutines to achieve the desired flow. Subroutine is responsible for running the various basic ways: short-range forward, back, in situ rotation, arc within the whole line to go，walking along the straight line in high speed, lifting rod lifting, telescopic arm. There are three Terminal Services programs: the software timer interrupt to generate step pulses; RB interrupt be used to cycle; external interrupt realize enemy robot detection and countermeasures. Key Words：Autonomous robot；PIC16F877；Hardware system；Stepping motor；Software design- IV -目 录摘 要IAbstractII1. 绪论11.1 课题的应用背景11.2 国内研究动态11.3 机器人的分类和用途11.4 机器人发展历程及前景21.5 机器人赛事21.5.1 机器人赛事简介21.5.2 比赛意图31.5.3 比赛场地31.5.4 比赛规则31.6 本文的主要任务42.PIC16F877单片机介绍52.1 PIC单片机简介52.2 PIC系列单片机的特点52.3 16F877 PIC单片机52.3.1 PIC16F877/PIC16F876特性52.3.2 PIC16F877的特殊功能63. 系统硬件电路的设计83.1 机器人驱动装置和传感器83.1.1 行走驱动电动机83.1.2 升降杆及手臂驱动电机103.2 传感器的选择103.2.1 场地的识别循线和定位篮筐113.2.2 升降杆位置检测123.2.3 障碍物的探测123.3 自主机器人系统的硬件电路133.3.1 电源的设计133.3.2 前向通道设计143.3.3 后向通道设计173.3.4 自助机器人抗干扰的考虑194 系统软件的设计204.1主程序设计204.2中断服务程序设计204.2.1 软件定时器中断224.2.2 RB口中断234.2.3 外部中断INT244.3 子程序设计254.3.1 长距离直线行走子程序254.3.2 短距离行走子程序（前进，后退，原地旋转）254.3.3 弧线行走子程序254.3.4 圆盘精确定位子程序264.3.5 升降杆投球子程序294.3.6. 重新定位子程序30结 论31参 考 文 献32附录A 硬件原理图33致 谢34基于PIC16F877的自主机器人开发1. 绪论1.1 课题的应用背景据市场研究公司ABIResearch最新发表的研究报告称，2007年假日销售季节标志着个人机器人作为主流消费者产品的崛起。到2015年，全球个人机器人市场的规模预计将达到150亿美元，届时将出现多种类型的个人机器人1。市场上的娱乐机器人虽然少部分已经能实现实用性需求，但大部分产品仍仅具雏形，尚处于市场的萌芽期。已实用的机器人主要是沟通型机器人，但是相关机器人关键技术、技术开发进度以及产品市场接受度还是不透明。由于机器人涉及通信、计算机、自动控制、电路设计等多种技术，而人的娱乐要求多种多样，娱乐机器人的开发研究不会停止，其技术、市场前景必将更加光明。而且，智能化已成为玩具行业的新趋势，让语音技术融入到玩具中，不仅可以赋予玩具“听”“说”的交流能力，使其更加生动、智能，还有利于在儿童中普及现代科学技术，推动语音技术产业化的发展。1.2 国内研究动态国内仿人机器人的研究最早始于1988年国防科技大学的六关节平面运动型双足步行器。国防科技大学的“先行者”是国内第一台仿人机器人。目前，北京理工大学是国内仿人机器人研究较有成效的机构，2002年l2月该单位承担的国家863项目“仿人机器人技术与系统”通过初期验收。同时，清华大学精密仪器系、机械系和自动化系在学校985学科规划项目的资助下也在合作开展仿人机器人的研究；哈尔滨工业大学也研制了12个自由度的双足步行器；北京航空航天大学研制了3个手指共9个自由度的灵巧手能抓取不同材质、不同形状的物体2。1.3 机器人的分类和用途随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。正是各种各样的机器人的分工合作，人类的生产力才获得了巨大的飞跃，完成了一次又一次的进步。让我们来大概了解机器人的分类和用途3：l 操作型机器人 能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。l 程控型机器人 按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。l 示教再现型机器人 通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。l 数控型机器人 不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。l 感觉控制型机器人 利用传感器获取的信息控制机器人的动作。l 适应控制型机器人 机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。l 学习控制型机器人 机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。l 智能机器人 以人工智能决定其行动的机器人。1.4 机器人发展历程及前景美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人。经过30多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强4。 我国已在“七五”计划中把机器人列人国家重点科研规划内容，十几年来，相继研制出示教再现型的搬运、点焊、弧焊、喷漆、装配等门类齐全的工业机器人及水下作业、军用和特种机器人。目前，示教再现型机器人技术已基本成熟，并在工厂中推广应用。1986年3月开始的国家863高科技发展规划已列入研究、开发智能机器人的内容。随着工业化的实现，信息化的到来，我们开始进入知识经济的新时代。机器人技术就是在这样的规律和环境中诞生和发展的。机器人的应用领域不断扩大，从工业走向农业、服务业；从产业走进医院、家庭；从陆地潜入水下、飞往空间；.