1.1课题背景
根据“全国大学生机器人电视大赛”中竞技型投篮机器人的设计与制作要求，进行自动机器人的机械，电路和控制的设计。
1.1.1机器人的发展及特点及发展前景
机器人虽然已经有几十年的发展历史，然而，迄今为止，它还没有一个严格的、为人们所公认的定义。但实际上，人们所关心的是机器人作为一种实用的操作系统的特性和适用范围，至于如何给它下一个严格的、精确的定义，似乎是个较为次要的问题。
一般说来，机器人是指在人的操纵下能够在人难以接近的环境中完成比较复杂的、精细的操作的一种远距离操作系统。当然，这里所谓的“机器人”只是指它具有人类的一部分操作功能及与操作有关的某些其它功能而言，并不意味着它的全部功能及至形状都与人相似。事实上，迄今所有的机器人，除了与操作有关的某些功能以外，其它方面均与人相差甚远。
在机器人中，人（操作者）是不可缺少的重要组成部分，在用这种装置完成一项操作任务的整个过程中，自始至终都必须有人的参加。同时，人通过观察系统对从动部件的工作情况及其周围环境保持直接或间接的视觉监视，从而能充分的依靠人的感觉和智力及时做出判断和决策，以适应工作对象或其周围环境的变化，随机应变地完成那些较为复杂的、或者事先难以预料的操作任务。
目前，机器人已经越来越多、越来越广泛地应用于生产生活的各个方面。金字塔探密，机器人功不可没。美国攻打伊拉克，机器人也发挥了重要作用。中国神州五号的成功发射，充分显示了我国在机器人某个领域的实力。
对于现阶段的中国，要成为世界强国。必须大力发展工业现代化、智能化......

目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题背景 1
1.1.1机器人的发展及特点及发展前景 1
1.2比赛规则 2
1.2.1规则简介 2
1.2.2竞技型投篮机器人的设计与制作的意义 3
1.2.3场地简介 3
1.3方案简介 4
1.3.1总体方案 4
1.3.2小自动机器人技术要求 5
1.3.3小自动机器人初步设想 5
第二章 机械结构设计 7
2.1行走机构 7
2.2定位机构 9
2.3升降机构 9
2.4投篮机构 10
第三章 电气装备设计 13
3.1电机及驱动器 13
3.2数字罗盘 13
3.2.1性能简介 13
3.2.2操作步骤 14
3.3单片机电路板 15
3.3.1 89C51单片机 16
3.3.2计数器/定时器8253简介 20
3.3.3电路板原理 23
3.3.4 PCB 23
3.4电气系统总体说明 23
第四章 自动控制设计 26
4.1编程准备工作 26
4.1.1设置电机驱动器 26
4.1.2确定地址 26
4.1.3计算测量某些参数 27
4.2子程序的编写 27
4.2.1罗盘接受程序 27
4.2.2罗盘标定程序 30
4.2.3电机速度控制系列程序 31
4.2.4电机位移控制系列程序 31
4.2.5定位机构检测程序流程图 33
4.2.6投篮机构A控制程序流程图 34
4.2.7投篮机构B控制程序流程图 35
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
附录1控制程序 39
附图1 硬件原理图 55
附图2 PCB 56

 

1 张培仁，张占辉，张新.基于C语言编程MCS-51单片机原理与应用.清华大学出版社，2003：235-239
2 张毅刚，彭喜源，曲春波.单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社，2002：127-131
3 郭宇光.机器人发展的历史、现状、趋势. 哈尔滨工业大学出版社，1989
4 高松海.遥控机器人.清华大学出版社，1981
5 孙耀明.微型计算机在机器人技术中的应用.科学技术文献出版社，1987
6 森政弘，铃木泰博.机器人竞赛指南.科学出版社，2002
7 城井田胜仁.机器人组装大全.科学出版社，2002
8 西山一郎，兆十.自律型机器人制作.科学出版社，2002
9 清弘智昭，铃木升.机器人制作宝典.科学出版社，2002
10 西原主计，山藤和男.机器人C语言机电一体化接口.科学出版社，2002
11 雨宫好文.机器人控制入门.科学出版社，2000
12 HONG Bing-rong,GAO Quan-sheng,CHU Hai-tao.Robot Simulation Competition Platform Based on Multiagent Joumal of Harbin Institute of Technology,2001，8（3）
13 WU Li-juan,XU Xin-he.Design of an Obstacle-Avoidance Strategy Based on Genetic Algorithma in Robot Soccer Competition.Robot,2001，23（2）
14 Aoki Tetal.Acruisition of Optimal Action Selection to Avoid Moving Obstacles in Autonomous Mobile Robot.Proc of IEEE Internationl Conference on Robotics and Autom Ation,1996
 

第四章 自动控制设计
控制程序是在WAVE2.90的环境下，用C语言编写的，并利用仿真器调试。成功后将软件编译生成后缀为.HEX的文件，在TOP51程序烧录器中直接烧写到单片机中。
4.1编程准备工作
4.1.1设置电机驱动器
在驱动器中设置电机为步进模式，每发100个方波，电机转过1周。
4.1.2确定地址
根据单片机电路板的接线，确定8155和8253上各寄存器的地址如表4-1：表4-1 寄存器地址表
地址变量名称 地址 对应寄存器
COM8155A 0XF700 8155A命令/状态寄存器
APA 0XF701 8155A的 PA口
APB 0XF702 8155A的 PB口
APC 0XF703 8155A的 PC口
COM8155B 0XEF00 8155B命令/状态寄存器
BPA 0XEF01 8155B的 PA口
BPB 0XEF02 8155B的 PB口
BPC 0XEF03 8155B的 PC口
COM8253A 0xFE03 8253A控制寄存器
A0 0xFE00 8253A第一个计数器
A1DP 0xFE01 电机D的脉冲发生器
A2DC 0xFE02 电机D的脉冲计数器
COM8253B 0XFD03 825B3控制寄存器
B0BC 0XFD00 电机B的脉冲计数器
B1CP 0XFD01 电机C的脉冲发生器
B2CC 0XFD02 电机C的脉冲计数器
COM8253C 0XFB03 8253C控制寄存器
C0AP 0XFB00 电机A的脉冲发生器
C1AC 0XFB01 电机A的脉冲计数器
C2BP 0XFB02 电机B的脉冲发生器
4.1.3计算测量某些参数
测得行走机构的主动轮直径为120mm，轮距为735mm。
输入给电机驱动器的脉冲频率=8253基准脉冲频率/分频数。那么，行走机构前进速度为1cm/s时的8253分频数可用以下公式（4-1）计算：
（4-1）
式中 fn----速度为1cm/s时的8253分频数;
f-----8253基准脉冲频率(Hz)，为2000000Hz；
d-----主动轮直径（mm），为120mm；
i-----减速箱传动比,为14:1；
n-----电机转过1周所需脉冲数，为100；
则 （取整）
同理，行走机构前进1cm所需的脉冲数，见公式（4-2）：
（4-2）
式中 -----行走机构前进1cm所需的脉冲数；
则
行走机构旋转1度所需的脉冲数，见公式（4-3）：
（4-3）
式中 -----行走机构旋转1度所需的脉冲数；
l------轮距（mm），为735mm。
则