基于单片机磁感应导航送餐智能机器人的设计【字数：9500】
摘 要针对人力成本的增加，生活节奏的加快等一系列问题，本论文针对餐厅设计了一款智能送餐机器人，结合餐厅的实际情况选用类似工业AGV智能车的磁条导引方案。该方案以STC89C52单片机为核心，通过在在地面铺设磁条，由底座上安装的NJK-5002C霍尔传感器感器感应磁场，从而使送餐机器人能准确的沿磁条移动，想要在前进的过程中实现停车送餐的功能则需要使用RFID识别模块，对地面的射频卡进行信息读取和比对。本设计还包含避障模块，语音模块和显示模块。通过实际检测，本设计达到设计要求，是一款经济实用型餐厅送餐机器人，提供的方法可靠性高、价格较低、实用性较强，针对对于成本有所要求的中低端实用型市场，拥有较广阔的前景。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景、目的及意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3课题设计内容及要求 2
第二章 系统的总体设计 3
2.1总体设计方案 3
2.2具体方案选择 3
2.2.1单片机 3
2.2.2磁导航模块 4
2.2.3地标模块 5
2.3.4避障模块 6
2.2.5语音模块 7
2.2.6显示模块 7
2.2.7电机模块 7
2.2.8电机驱动模块 8
第三章 硬件电路设计 9
3.1单片机电路 9
3.1.1STC89C52单片机 9
3.1.2单片机最小系统 10
3.2磁导引模块电路 11
3.3 RFID模块电路 11
3.4避障模块电路 12
3.5语音模块电路 13
3.6显示模块电路 13
3.7电机驱动模块电路 13
3.8电源模块电路 15
3.9按键模块电路 15
3.10整体电路 15
第四章 系统软件设计 17
4.1系统主程序设计 17
4.2子程序设计 18
4.2.1循迹子程序设计 18
4.2.2避障子程序 19
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.3RFID识别子程序 19
第五章 实物演示 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录 程序代码 26
第一章 绪论
1.1研究背景、目的及意义
追求更好的生活品质，是社会发展的一种体现，当享受生活成为了一种主流时，人工成本也就会随之不断的增加，这对于餐饮行业来说是个不小的冲击。对于餐厅的经营者而言，想要在人工成本增加的情况下不亏本，只能通过增收服务费，餐位费等一系列费用，来维持平衡。随着智能机器人的不断发展、完善，在实际使用中已经相当可靠，所以使用智能机器人来代替服务员完成送餐点餐等基础的服务，是降低人工成本的有效方法。相比较雇佣更多的服务人员而言，餐厅配备智能机器人只需在初期投入部分资金，后期只需要对其进行定期的维护即可。从短期来看使用智能机器人的成本可能会高于雇佣更多服务员，但机器人不需要休假，也不存在工资，福利等一系列支出，长期使用下来肯定能比传统的餐厅模式节约下一笔不菲的人工成本。
本设计的最终目的是设计出一款功能完善，可靠性高，价格低的送餐机器人，在现有的智能机器人技术中，有多种方式可以实现本设计的功能，但结合现有的餐厅智能送餐机器人使用的技术，以及考虑到成本等因素，综合考虑选择以AGV（自动导引小车）技术为基础来实现本设计。AGV小车多用于工业制造之中，但随着不断的发展，现在在许多领域中都能看到AGV技术的应用 。经过从上个世纪五十年代到现在的不断完善，AGV的导引方式和功能都越来越完善，常用的导引方式有惯性导引、电磁导引、磁带导引、视觉导引、激光导引、RFID导引等等，多样化的导引方式保证了AGV小车能够适应各种复杂的环境。因为需要控制成本，所以在导引方式中，电磁导引和磁带导引最为符合要求。电磁导引的轨道铺设方式是在地下埋设金属导线，当导线通电后在其周围将产生磁场，传感器通过识别这个磁场，进而实现AGV的导引；磁带导引技术和它十分相似，不同之处是通过检测地面铺设磁条的磁场，来实现导引功能。两种方式比较而言，电磁导引的优点是铺设的线路隐蔽，大大降低了受损的可能性，但是缺点也显而易见，一旦线路受损，维护将十分不便，而且想改变现有路线也将十分麻烦，相比之下磁带导引有电磁导引的大多优点，且维护简单，改变或扩充路径也十分方便。结合实际要求本设计使用磁带导引方式的方式，通过在磁带上添加RFID标签，通过识别电子便签，实现精准送餐的功能，由于本设计是用于餐厅，所以各项功能指标相较工业要求都可大大降低，因此可以用多个磁性开关来代替价格较高的磁传感器。本设计以STC89C52单片机为核心，在使用过程中可以通过反复修改烧录程序，添加硬件等方式，来实现更多的功能。本设计使用的元件多为价格较低的常用器件，维护简单，但可靠性却不低。本设计针对中低端市场，前景广阔，现实意义很强。
1.2国内外发展现状
世界上第一台AGV车在20世纪50年代初，在美国诞生，它的工作方式采用的是牵引导引，这在当时看来已经相当智能，能够在减少人力投入的情况下提高整体效率，这是大型的工厂非常乐意看到的；1954年英国研发出了电磁导引的AGV小车，因为它价格低，性能可靠等优点，在一问世就迅速得到应用和推广，直到今天，这种导引方式仍然得到不少用户的青睐；在之后的30年的时间内，欧美的AGV技术不断的发展，完善，在应用范围上也得到不断的扩展；1983年到1985年，在这段时间里内美国的AGV生产厂商的数量得到了飞速的增长，国外的AGV技术在这个阶段日益完善。
相较国外而言，我国AGV发展时间较短，在很长一段时间内，我国的AGV小车都以进口为主，为改变这一局面，我国不断加大研发投入，在1976年，我国的第一台AGV小车在北京问世。从无到有的第一步是困难的，但一旦迈出了这一步，我国的AGV 技术也得到了不断的发展，到20世纪末，我国的AGV技术得到了突破性的发展，做到了从技术进口到技术出口的转变，这标志着我国自主研发的AGV技术日益完善，打破了欧美日等国垄断市场的局面。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景、目的及意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3课题设计内容及要求 2
第二章 系统的总体设计 3
2.1总体设计方案 3
2.2具体方案选择 3
2.2.1单片机 3
2.2.2磁导航模块 4
2.2.3地标模块 5
2.3.4避障模块 6
2.2.5语音模块 7
2.2.6显示模块 7
2.2.7电机模块 7
2.2.8电机驱动模块 8
第三章 硬件电路设计 9
3.1单片机电路 9
3.1.1STC89C52单片机 9
3.1.2单片机最小系统 10
3.2磁导引模块电路 11
3.3 RFID模块电路 11
3.4避障模块电路 12
3.5语音模块电路 13
3.6显示模块电路 13
3.7电机驱动模块电路 13
3.8电源模块电路 15
3.9按键模块电路 15
3.10整体电路 15
第四章 系统软件设计 17
4.1系统主程序设计 17
4.2子程序设计 18
4.2.1循迹子程序设计 18
4.2.2避障子程序 19
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.3RFID识别子程序 19
第五章 实物演示 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录 程序代码 26
第一章 绪论
1.1研究背景、目的及意义
追求更好的生活品质，是社会发展的一种体现，当享受生活成为了一种主流时，人工成本也就会随之不断的增加，这对于餐饮行业来说是个不小的冲击。对于餐厅的经营者而言，想要在人工成本增加的情况下不亏本，只能通过增收服务费，餐位费等一系列费用，来维持平衡。随着智能机器人的不断发展、完善，在实际使用中已经相当可靠，所以使用智能机器人来代替服务员完成送餐点餐等基础的服务，是降低人工成本的有效方法。相比较雇佣更多的服务人员而言，餐厅配备智能机器人只需在初期投入部分资金，后期只需要对其进行定期的维护即可。从短期来看使用智能机器人的成本可能会高于雇佣更多服务员，但机器人不需要休假，也不存在工资，福利等一系列支出，长期使用下来肯定能比传统的餐厅模式节约下一笔不菲的人工成本。
本设计的最终目的是设计出一款功能完善，可靠性高，价格低的送餐机器人，在现有的智能机器人技术中，有多种方式可以实现本设计的功能，但结合现有的餐厅智能送餐机器人使用的技术，以及考虑到成本等因素，综合考虑选择以AGV（自动导引小车）技术为基础来实现本设计。AGV小车多用于工业制造之中，但随着不断的发展，现在在许多领域中都能看到AGV技术的应用 。经过从上个世纪五十年代到现在的不断完善，AGV的导引方式和功能都越来越完善，常用的导引方式有惯性导引、电磁导引、磁带导引、视觉导引、激光导引、RFID导引等等，多样化的导引方式保证了AGV小车能够适应各种复杂的环境。因为需要控制成本，所以在导引方式中，电磁导引和磁带导引最为符合要求。电磁导引的轨道铺设方式是在地下埋设金属导线，当导线通电后在其周围将产生磁场，传感器通过识别这个磁场，进而实现AGV的导引；磁带导引技术和它十分相似，不同之处是通过检测地面铺设磁条的磁场，来实现导引功能。两种方式比较而言，电磁导引的优点是铺设的线路隐蔽，大大降低了受损的可能性，但是缺点也显而易见，一旦线路受损，维护将十分不便，而且想改变现有路线也将十分麻烦，相比之下磁带导引有电磁导引的大多优点，且维护简单，改变或扩充路径也十分方便。结合实际要求本设计使用磁带导引方式的方式，通过在磁带上添加RFID标签，通过识别电子便签，实现精准送餐的功能，由于本设计是用于餐厅，所以各项功能指标相较工业要求都可大大降低，因此可以用多个磁性开关来代替价格较高的磁传感器。本设计以STC89C52单片机为核心，在使用过程中可以通过反复修改烧录程序，添加硬件等方式，来实现更多的功能。本设计使用的元件多为价格较低的常用器件，维护简单，但可靠性却不低。本设计针对中低端市场，前景广阔，现实意义很强。
1.2国内外发展现状
世界上第一台AGV车在20世纪50年代初，在美国诞生，它的工作方式采用的是牵引导引，这在当时看来已经相当智能，能够在减少人力投入的情况下提高整体效率，这是大型的工厂非常乐意看到的；1954年英国研发出了电磁导引的AGV小车，因为它价格低，性能可靠等优点，在一问世就迅速得到应用和推广，直到今天，这种导引方式仍然得到不少用户的青睐；在之后的30年的时间内，欧美的AGV技术不断的发展，完善，在应用范围上也得到不断的扩展；1983年到1985年，在这段时间里内美国的AGV生产厂商的数量得到了飞速的增长，国外的AGV技术在这个阶段日益完善。
相较国外而言，我国AGV发展时间较短，在很长一段时间内，我国的AGV小车都以进口为主，为改变这一局面，我国不断加大研发投入，在1976年，我国的第一台AGV小车在北京问世。从无到有的第一步是困难的，但一旦迈出了这一步，我国的AGV 技术也得到了不断的发展，到20世纪末，我国的AGV技术得到了突破性的发展，做到了从技术进口到技术出口的转变，这标志着我国自主研发的AGV技术日益完善，打破了欧美日等国垄断市场的局面。
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