中图分类：TP273密级：无UDC：单位代码：基于单片机的足球机器人小车系统设计Car System Design of Soccer RobotBased on SCM焦作大学焦作大学毕业设计摘要摘要足球机器人是人工智能与机器人领域极富挑战性的高技术密集项目，它涉及机械、计算机、自动化、电子、传感器信息、图象处理、无线网络等高技术。
同时又是人工智能技术的一个理想突破点。
机器人踢足球，看似游戏，其实展示了一个国家信息和自动化技术的综合实力。
足球机器人系统在许多领域有着广泛的应用前景，比如，高校和科研院所的教学和科研；无人驾驶飞机群的编队控制及与敌方的辅助攻防对抗等，国内许多高校都开展了机器人足球的研究，并自1999年起分别在哈尔滨工业大学、上海交大等高校成功地举行了数次全国机器人足球竞赛，但我国的中型组足球机器人比赛所用的平台都是从国外进口，所谓的比赛只能称之为软件上的对抗。
本次设计从最基本的硬件开发做起，在原有的基础上进行了一系列的改进，设计依然采用MCS-51单片机作为足球机器人的微处理器，它结构简单，性能稳定，引脚数量多。
小车的驱动方面有采用双电机做为动力，四轮配置，PWM调速，使机器人的机动性能、灵活性、灵敏度等都有了大副度的提高；赛场的信息采集使用了并行口A/D模数转换，使得机器人对赛场信息把握更为及时；小车的通讯方面，采用了BIM-418(433)-F无线收发模块，使机器人足球队整体配合更为默契。
软件方面用C语言来编写，为以后的小车系统改进提高打下基础。
关键词：足球机器人小车；单片机；PWM调速；A/D数模转换焦作大学毕业设计AbstractAbstractSoccer robots and artificial intelligence robot is a very challenging field of high technology-intensive projects,involving machinery,computer,automation,electronics, sensors,image processing,wireless networks,and other high-tech.At the same time artificial intelligence technology is a good breakthrough.Robot soccer,the game appears,in fact,display a national information and automation technology's overall strength.Soccer Robot system in many areas have a wide application,for example, universities and research institutes of teaching and scientific research,unmanned aircraft and the control group and the formation of supporting the enemy offensive and defensive combat,many domestic colleges and universities have developed machines A-side soccer studies,and since1999,in Harbin Institute of Technology,Shanghai Jiaotong University and other colleges and universities successfully held a number of National Robot Soccer Competition,but our group of medium-sized robot soccer competition using the platform are imported from abroad,Competition can only be referred to as the so-called software on the confrontation.The basic design of the hardware development from the start,in the original on the basis of a series of improvements,the design still used as a SCM MCS-51soccer robot's microprocessor,its structure is simple,stable performance,Reply Large number of feet. Trolley drivers have a dual motor as a driving force,four-wheel configuration,PWM speed control so that the robot's mobility,flexibility,sensitivity and so has the University Pro-Vice-degree improvement in the information collection stadium used the parallel port A/D analog-digital conversion,making the stadium robot grasp more timely information;vehicle of communication,using a BIM-418(433)-F wireless transceiver modules,the robot soccer team as a whole with more understanding. C-language software used to prepare for the future of the trolley system to lay a foundation for improving the increase.Keyword:Robot Soccer car,SCM,PWM speed control,A/D DAC目录摘要 (1)Abstract (2)1足球机器人的总体设计 (1)1.1引言 (1)1.2机器人的总体介绍 (1)1.3机器人移动方式的选择 (1)1.4机器人电路硬件选择 (2)1.5传感器元件及转换元件选择 (2)1.6机器人运行算法的构想 (3)2动力驱动及硬件电路设计 (7)2.1动力驱动部件与运动方式设计 (7)2．2机器人的车轮配置和操舵方式 (7)2.3硬件电路设计 (8)2.3.1机器人系统结构 (8)2.3.2主控部分硬件电路[3] (9)2.3.3传感器部分硬件电路 (12)2.3.4电源供应部分 (16)2.4.1无线电线通讯接收系统 (21)3足球机器人的软件设计 (23)3.1A/D转换器的读写控制模块[8] (23)3.2运动控制程序模块 (24)3.2.1程序原理 (24)3.2.2运动控制模块 (24)3.3找球程序模块 (26)3.3.1编程思路 (26)3.3.2找球程序流程图 (26)3.3.3用C语言编写的程序代码 (27)3.4进攻程序模块 (28)3.4.1编程思路 (28)3.4.2进攻程序模块流程图 (29)3.4.5用C语言编写的程序代码 (30)3.5碰撞避让程序模块 (31)3.5.1碰撞避让程序的硬件实现 (31)3.5.2中断控制设置 (31)3.5.3碰撞系统模块程序 (32)3.6整体程序 (32)4功能测试 (34)4.1功能测试 (34)4.1.1找球功能模块测试 (34)4.1.2碰撞功能模块测试 (34)4.1.3方向判断功能模块测试 (34)5设计总结 (35)5.1本设计的优点及创新之处 (35)5.2本设计可改进的方面 (35)参考文献 (36)附录 (37)致谢 (43)1足球机器人的总体设计1.1引言机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的一种高科技对抗活动，足球机器人的硬件设计它涉及人工智能、智能控制、机器人、通讯、传感及机构等多个领域的前沿研究和技术融合。
它集高技术、娱乐和比赛于一体，引起了社会的广泛关注和极大兴趣。
目前，国际上推出了各种不同类型的机器人比赛，如机器人足球、机器人舞蹈、机器人相扑、机器人投篮等，其中尤以机器人足球比赛最为引人注目。
足球机器人小车系统作为整个系统的执行机构，其性能好坏对整个起着至关重要的作用。
早期微型足球机器人采用分立元件控制[1]，这基本可以满足一般训练和比赛的要求，但也暴露很多的问题，例如运算速度太慢，可靠性低，经常出现故障等等，随着硬件水平的不断提高，越来越多的国内外更高性高的解决方案，如采用DSP的方式可以提高运算速度和控制精度，但是由于DSP结构复杂，采用这种方式的同时也为电路的设计和后续的开发和扩展工作带来了很大的困难。
因此本次设计采用集成度较高的8051单片机为核心来设计电路，它集成度高、性能稳定、价格低、外围扩展电路丰富、开发周期短等特点。
1.2机器人的总体介绍电气设计要求具有以下功能：无线数字接收、电动驱动及调速、红外检测、障碍、智能协调控制等。
采取了双层PCB板结构，各部件通过屏障电缆连接，金属框架结构。
上层板是CPU板、A/D转换电路、放置电机驱动及接口电路、无线接电路等主要控制电路；中层板是驱动及检测板，放置电机驱动线路及红外检测线路；底层板是电源与电机板，放置两路电源，两套电机及减速系统，两个主动轮和两个从动轮用于保持小车的稳定运行以及场地灰度检测传感器，还有前端控球部件等。
1.3机器人移动方式的选择机器人在地面上移动的方式通常有三种：车轮式、履带式和步行式。
步行移动方式模仿人类或动物的行走机理，用腿脚走路，对环境适应性好，智能程度也相对较高。
正因如此，步行移动方式在机构和控制上是最复杂的，技术上也还不成熟，不适于在要求灵活和可靠性高的比赛中。
履带式实际是一种自己为自己铺路的轮式车辆。
它是将环状循环轨道履带卷绕在若干滚轮外，使车轮不直接与地面接触。
履带式的优点是着地面积比车轮式大，所以对地压强小；另外与路面黏着力强，能吸收较小的凸凹不平，适于松软不平的地面。