红外线传感器的配送机器人避障研究
随着社会的发展、科技的进步、生活水平的逐步提高，人们对自动化的需求也日益增加，智能配送机器人逐渐出现在了大众的视线中。它替代人工，真正实现“风雨无阻”，解决“最后一公里”的问题，同时也减少了对环境的污染。红外传感器避障系统的原理和设计方法是本设计的首要分析，然后以AT89C51为主控芯片，根据单片机的硬件电路和程序设计，基本实现了一种能够遇到障碍改变路径和自动光报警功能的控制系统。同时，本文对各部分进行详细论述，并绘制出了主要的电路图，以及编译了控制程序。
目录
引 言 1
一、系统设计 2
（一）方案比较 2
1.传感器选择方案 2
（二）方案论证 3
1.总体思路 3
2.设计方案 3
二、硬件设计 4
（一）红外线传感器 4
（二）起振电路 5
（三）驱动芯片 5
（四）A/D转换器 6
三、软件设计 7
（一）主程序 7
（二）前进控制程序 7
（三）后退控制程序 7
（四）左转前进控制程序 8
（五）右转前进控制程序 8
四、仿真调试 9
结束语 11
致 谢 12
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 源程序 15
引 言
人们的正常生活和工业生产在社会经济飞速发展的今天改变了许多，自动化成为了不可缺少的一部分。前段时间，互联网上发布了一款由菜鸟研发团队制作的智能配送机器人——“小 G” 正在测试的信息。在视频中可以看出机器人的操作非常成熟，相信很快就能够投入试用，并且逐步普及。有人猜想较为封闭的区域是这款机器人投入试用的首要选择，比如大型写字楼宇、校园、园区等。同时机器人的使用成本也是人们非常关注的一方面。虽然研发团队的研发成本非常高，但是一旦量产，这个机器人的成本对于快递企业来说是绝对是可以承受的，甚至使用机器人的成本比人工成本还要低得多。特别是投入运行后，机器人可能会成为快递公司的优势。小G的研发团队也是强调这款机器人的特色——电动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
驱动模式，与人工相比，他的成本几乎可以忽略不计，同时它也非常环保，为国家的公益事业也做出了贡献。因此企业更愿意雇佣一批只要电源的机器人，而不是需要高额的工资和社保的人力。为了不被社会淘汰，人们必须跟紧发展趋势的步伐，不断提升，让自己变得有价值，而不是安于现状，一叶障目！
如今，科技发展得越来越迅速，智能机器人技术也日渐成熟，甚至有些行业已将机器人投入辅助使用。但是由于这种类型机器人主要服务于人类日常生活，所以执行命令的过程中必定会遇到各种各样的路障问题。所以，本文设计了一款基于单片机的红外传感器避障系统来研究机器人的避障、报警、电机控制。本系统采用单片机作为控制芯片，当前方遇到不可逾越的障碍时，红外线传感器送给单片机一个信号，灯亮，机器人向可通过的地方绕行；当前方通行正常时，传感器送给单片机一个信号，灯不亮，机器人直行。
一、系统设计
（一）方案比较
1.传感器选择方案
传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种可以感知被测信息的检测设备，它可以根据特定定律将感测信息转换为电信号或其他期望形式的信息输出，来满足对信息的处理和控制要求。超声波避障传感器，红外避障传感器和激光避障传感器分别是避障传感器的三大研究方向。
本设计认为红外光是任何具有一定的温度(绝对零度以上)的物质都能辐射出的光线，所以可以通过光线的反射和折射，散射和干涉以及吸收等物理特性来测量。但是物质发射的光强度很弱，为了能快速获得更多的红外传感器测量值和相对窄的测距范围（大约是100厘米或者更短），本文使用红外避障传感器来检测障碍。
而且红外传感器测量速度快，灵敏高，并且可以不直接接触待测物体进行测量，如图1.1红外线传感器实物图。
图1.1红外线传感器实物图
检测元件、光学系统和转换电路是红外线传感器中的三大重要部分。检测元件可以根据工作原理分成光电检测元件和热敏检测元件两种。而光学系统可以根据结构分为反射式和透射式两种。热敏电阻是热敏元件中应用最多的。当热敏电阻被红外线辐射到时，热敏电阻温度提升，电阻值随之发生改变，同时电信号通过转换电路变为数字信号输出。
红外线传感器工作原理：红外传感器包含了红外信号发射和接收二极管两个部分,红外信号发射管发出红外信号，当障碍物(反射表面)出现在传感器的检测方向时，红外信号就会被反射回来，接收管接收反射回来的红外信号并加以分析，然后通过信号转换返回机器人主机，这样机器人就可以根据这个反馈信号来辨别周围环境的变化，如图1.2红外线传感器工作原理图。
图1.2红外线传感器工作原理图
（二）方案论证
1.总体思路
①使用单片机AT89C51来实现对机器人移动方向的控制；
②单片机接收到红外传感器反馈的信号并进行分析，实现对避障系统和显示系统的控制；
③光警报显示系统电路指示前方是否有障碍物；
④分析整个系统的工作原理，并绘出结构示意图和流程图；
2.设计方案
避障控制电路是通过红外线传感器将障碍设置成传输信号，当前方遇到不可逾越的障碍时，红外线传感器向单片机发送异常信号，灯亮，机器人绕过障碍物，向可通过的地方行驶；当前方通行正常时，传感器送给单片机一个正常信号，机器人直线行驶。通过信号与障碍物之间的转换关系，单片机最终用于精确控制，实现对障碍的监测，转换路线和报警装置的控制。
避障控制系统由四部分组成，它们分别为红外线传感器、单片机、电机控制和报警控制部分，其总框图如下图1.3避障控制系统框图。
图1.3避障控制系统框图
二、硬件设计
（一）红外线传感器
图2.1红外线传感器原理图
目录
引 言 1
一、系统设计 2
（一）方案比较 2
1.传感器选择方案 2
（二）方案论证 3
1.总体思路 3
2.设计方案 3
二、硬件设计 4
（一）红外线传感器 4
（二）起振电路 5
（三）驱动芯片 5
（四）A/D转换器 6
三、软件设计 7
（一）主程序 7
（二）前进控制程序 7
（三）后退控制程序 7
（四）左转前进控制程序 8
（五）右转前进控制程序 8
四、仿真调试 9
结束语 11
致 谢 12
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 源程序 15
引 言
人们的正常生活和工业生产在社会经济飞速发展的今天改变了许多，自动化成为了不可缺少的一部分。前段时间，互联网上发布了一款由菜鸟研发团队制作的智能配送机器人——“小 G” 正在测试的信息。在视频中可以看出机器人的操作非常成熟，相信很快就能够投入试用，并且逐步普及。有人猜想较为封闭的区域是这款机器人投入试用的首要选择，比如大型写字楼宇、校园、园区等。同时机器人的使用成本也是人们非常关注的一方面。虽然研发团队的研发成本非常高，但是一旦量产，这个机器人的成本对于快递企业来说是绝对是可以承受的，甚至使用机器人的成本比人工成本还要低得多。特别是投入运行后，机器人可能会成为快递公司的优势。小G的研发团队也是强调这款机器人的特色——电动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
驱动模式，与人工相比，他的成本几乎可以忽略不计，同时它也非常环保，为国家的公益事业也做出了贡献。因此企业更愿意雇佣一批只要电源的机器人，而不是需要高额的工资和社保的人力。为了不被社会淘汰，人们必须跟紧发展趋势的步伐，不断提升，让自己变得有价值，而不是安于现状，一叶障目！
如今，科技发展得越来越迅速，智能机器人技术也日渐成熟，甚至有些行业已将机器人投入辅助使用。但是由于这种类型机器人主要服务于人类日常生活，所以执行命令的过程中必定会遇到各种各样的路障问题。所以，本文设计了一款基于单片机的红外传感器避障系统来研究机器人的避障、报警、电机控制。本系统采用单片机作为控制芯片，当前方遇到不可逾越的障碍时，红外线传感器送给单片机一个信号，灯亮，机器人向可通过的地方绕行；当前方通行正常时，传感器送给单片机一个信号，灯不亮，机器人直行。
一、系统设计
（一）方案比较
1.传感器选择方案
传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种可以感知被测信息的检测设备，它可以根据特定定律将感测信息转换为电信号或其他期望形式的信息输出，来满足对信息的处理和控制要求。超声波避障传感器，红外避障传感器和激光避障传感器分别是避障传感器的三大研究方向。
本设计认为红外光是任何具有一定的温度(绝对零度以上)的物质都能辐射出的光线，所以可以通过光线的反射和折射，散射和干涉以及吸收等物理特性来测量。但是物质发射的光强度很弱，为了能快速获得更多的红外传感器测量值和相对窄的测距范围（大约是100厘米或者更短），本文使用红外避障传感器来检测障碍。
而且红外传感器测量速度快，灵敏高，并且可以不直接接触待测物体进行测量，如图1.1红外线传感器实物图。
图1.1红外线传感器实物图
检测元件、光学系统和转换电路是红外线传感器中的三大重要部分。检测元件可以根据工作原理分成光电检测元件和热敏检测元件两种。而光学系统可以根据结构分为反射式和透射式两种。热敏电阻是热敏元件中应用最多的。当热敏电阻被红外线辐射到时，热敏电阻温度提升，电阻值随之发生改变，同时电信号通过转换电路变为数字信号输出。
红外线传感器工作原理：红外传感器包含了红外信号发射和接收二极管两个部分,红外信号发射管发出红外信号，当障碍物(反射表面)出现在传感器的检测方向时，红外信号就会被反射回来，接收管接收反射回来的红外信号并加以分析，然后通过信号转换返回机器人主机，这样机器人就可以根据这个反馈信号来辨别周围环境的变化，如图1.2红外线传感器工作原理图。
图1.2红外线传感器工作原理图
（二）方案论证
1.总体思路
①使用单片机AT89C51来实现对机器人移动方向的控制；
②单片机接收到红外传感器反馈的信号并进行分析，实现对避障系统和显示系统的控制；
③光警报显示系统电路指示前方是否有障碍物；
④分析整个系统的工作原理，并绘出结构示意图和流程图；
2.设计方案
避障控制电路是通过红外线传感器将障碍设置成传输信号，当前方遇到不可逾越的障碍时，红外线传感器向单片机发送异常信号，灯亮，机器人绕过障碍物，向可通过的地方行驶；当前方通行正常时，传感器送给单片机一个正常信号，机器人直线行驶。通过信号与障碍物之间的转换关系，单片机最终用于精确控制，实现对障碍的监测，转换路线和报警装置的控制。
避障控制系统由四部分组成，它们分别为红外线传感器、单片机、电机控制和报警控制部分，其总框图如下图1.3避障控制系统框图。
图1.3避障控制系统框图
二、硬件设计
（一）红外线传感器
图2.1红外线传感器原理图
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