基于STC12C5A60S2的教育機(jī)器人系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　目前許多高等教育院校采用教育機(jī)器人進(jìn)行課堂教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文設(shè)計(jì)的教育機(jī)器人通過(guò)紅外光電傳感器陣列檢測(cè)路面信息并利用模糊自整定PID算法將采集的路面信息和電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)教育機(jī)器人的智能巡航并將機(jī)器人的狀態(tài)顯示輸出。

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)使用的直流電機(jī)額定電壓為12 V，額定轉(zhuǎn)速為300 rpm。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅穩(wěn)定性好，大大地簡(jiǎn)化驅(qū)電路，而且驅(qū)動(dòng)能力大，有利于電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。

　　車速檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)

　　教育機(jī)器人系統(tǒng)通過(guò)車速檢測(cè)模塊來(lái)讀取當(dāng)前車速。采用的方法是在后左右輪上分別粘貼一個(gè)均勻分布有黑白條紋的編碼盤，利用圖檢測(cè)電路來(lái)對(duì)編碼盤上的黑白條紋進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外接收管接收到的反射光強(qiáng)弱高低變化就會(huì)產(chǎn)生與車輪轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)進(jìn)行放大整形后輸入單片機(jī)的引腳P3.4和P3.5，記錄單位時(shí)間內(nèi)所得到的脈沖數(shù)，就能夠表示出當(dāng)前車左右輪子的速度，同時(shí)通過(guò)累加可以計(jì)算出小車所行走的路程。

　　主要介紹以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心的教育機(jī)器人設(shè)計(jì)，闡述了教育機(jī)器人的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件模塊以及控制算法設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的紅外光電檢測(cè)陣列和模糊自整定PID控制器，使教育機(jī)器人在行走時(shí)更平穩(wěn)，且控制方法簡(jiǎn)單、實(shí)用。該系統(tǒng)可用于無(wú)人駕駛、自動(dòng)探測(cè)等人工智能等領(lǐng)域。