智能机器人的设计与制作(附件)【字数：10799】
摘 要本课题设计采用型号为STM32F103RCT6的芯片作为主控制芯片，以L298N为主驱动芯片的电机驱动模块控制机器人移动，利用红外避障传感器模块和红外循迹传感器模块控制机器人进行躲避障碍物，实现寻迹等功能。并且还搭载了机械臂，能够完成左转、右转、伸手、夹取、松手、收手等自由度运动。还采用了OLED液晶显示屏来显示机器人的运动状态。
目录
一、引言 1
（一） 智能机器人的发展背景 1
（二） 智能机器人的国内外研究发展状况 1
1. 国内研究发展状况 1
2. 国外研究发展状况 2
（三） 本课题主要研究内容 2
二、方案设计及元器件选择 3
（一）系统方案设计 3
（二）STM32F103RCT6芯片的简介 4
（三）OLED液晶显示屏的简介 5
（四）红外避障传感器模块的简介 6
（五）HC05蓝牙模块的简介 7
（六）L298N电机驱动模块的简介 8
1.电机驱动模块的介绍 8
2.L298N芯片的介绍 8
（七）TCRT5000红外反射传感器模块的简介 9
（八）AMS1117芯片的简介 10
（九）L7805CV芯片的简介 10
（十）舵机的简介 11
1.舵机的组成 11
2.舵机的工作原理 12
三、系统硬件设计 13
（一）最小系统电路设计 13
1.复位电路设计 13
2.晶振电路设计 14
（二）红外避障传感器模块电路设计 15
（三）TCRT5000红外反射传感器模块电路设计 16
（四）L298N电机驱动模块电路设计 17
（五）OLED液晶显示屏模块电路设计 18
（六）蜂鸣器报警电路设计 18
（七）电源电路设计 19
（八）机械臂控制电路设计 19
（九）HC05蓝牙模块电路设计 20
四、系统软件设计 21
（一）主程序的流程设计 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
（二）红外传感器检测程序流程设计 22
（三）蜂鸣器报警程序流程设计 23
（四）液晶显示流程设计 24
（五）机械臂程序流程设计 25
五、实物制作与安装 27
总结 32
参考文献 33
致谢 34
附录一、原理图 35
附录二、PCB图 36
附录三、元器件清单 37
附录四、程序 38
一、引言
智能机器人的发展背景
随着现代社会的高速发展，生活越来越离不开科技化、信息化、智能化，传统的人工工作方式已经不能满足现代社会以及市场的需求。我们开始进入知识经济的新时代，人们通过努力研究、积极创新，最终就在这样的规律和环境中，机器人诞生了。随后就像坐火箭一样开始高速发展，机器人变得越来越智能化，越来越灵活，控制的精准度也越来越强，并且随着机器人的应用领域不断扩大，机器人逐渐能够替代人们完成各种基本的工作，这就使得人们的生活方式得到了巨大的改善，人们的工作效率也得到了提高。随着社会的不断进步，我们都知道生活中有些工作任务是比较复杂的并且也比较艰巨的，而且还往往充满着未知的危险，于是人们认识到在智能机器人的控制中，还有最核心的重要部分是感知和决策，并且需要结合智能机器人的运动和决策相互配合，于是机器人控制技术也得到了快速发展。智能机器人在餐饮服务行业、军事方面、汽车生产制造行业、搬运运输行业等领域中成为了重要的组成部分。目前，我国和许多国家都把智能机器人列为迎接未来挑战的高技术课题，并制定了发展规划。
智能机器人的国内外研究发展状况
国内研究发展状况
我国对机器人技术的研究及发展起步相对于其他发达国家比较晚，随着社会的不断发展，经济不断增长，工业生产的发展日益壮大，并且外来的高新技术发展不断地冲击着、影响着我国的高新技术发展文化，这就使得我们国家不得不对机器人行业的技术发展加大重视，为了能够跟进时代的脚步，我国对机器人的研究发展投入了大量的资金，并且还引进了国外的先进技术，随后我国的机器人技术得到了迅速发展，慢慢地追上了其他国家的脚步。这几年，工业机器人发展迅猛，我国将机器人技术渗透到了各个领域，比如军事方面、餐饮方面、机械制造方面、、酒店服务方面和医疗救援方面等领域。如今，我国机器人的发展趋势良好，和其他发达国家相比较，还是相对比较弱一些，我相信在不久的将来，我国在机器人发展领域会取得更大的进步，甚至会超越其他发达国家。
国外研究发展状况
在国外，机器人的发展起步是最早的，并且也是发展较迅猛的。他们根据自身生产力发展的需求，研究制造出各种能够帮助他们或者能够代替他们的机器人，这样就使得机器人的发展日益增大，给全球的经济带来了重大的影响，成为了全球发展最重要的部分。他们将机器人技术应用于各个领域，比如汽车行业、搬运行业、餐饮行业、制造行业等多个领域。并且随着时间的变化，机器人变得越来越智能化，越来越灵活，控制的精准度也越来越强。比如德国的宝马汽车制造公司在整个生产线上应用了工业机器人，生产一辆汽车只需要5分钟。
本课题主要研究内容
本课题设计的是一款智能机器人，采用的主控制芯片是STM32F103RCT6，该芯片是整个电路的核心。该设计由硬件模块电路的搭建和软件编程设计两部分组成。通过在学校对课程专业知识的学习与感悟，在实践课上所掌握的技能，于是手动搭建电路并且焊接电子元器件，完成各模块的线路搭建与焊接任务，然后组合各部分模块电路与主控制芯片连接，成为一个整体。电机驱动模块控制机器人进行移动，利用红外避障传感器模块检测前方道路上是否有障碍物阻碍。如果有障碍物进行阻碍，机器人身上的蜂鸣器就会报警提示。并且搭建了机械臂，由三个舵机进行控制，完成左转、右转、伸手、夹取、松手、收手的基本动作，实现自由度运动。还搭建了HC05蓝牙模块，与手机蓝牙进行连接，通过手机APP发送指令进而控制机器人的动作，并且可以通过0.96寸的OLED液晶显示模块来显示机器人的运动状态。
目录
一、引言 1
（一） 智能机器人的发展背景 1
（二） 智能机器人的国内外研究发展状况 1
1. 国内研究发展状况 1
2. 国外研究发展状况 2
（三） 本课题主要研究内容 2
二、方案设计及元器件选择 3
（一）系统方案设计 3
（二）STM32F103RCT6芯片的简介 4
（三）OLED液晶显示屏的简介 5
（四）红外避障传感器模块的简介 6
（五）HC05蓝牙模块的简介 7
（六）L298N电机驱动模块的简介 8
1.电机驱动模块的介绍 8
2.L298N芯片的介绍 8
（七）TCRT5000红外反射传感器模块的简介 9
（八）AMS1117芯片的简介 10
（九）L7805CV芯片的简介 10
（十）舵机的简介 11
1.舵机的组成 11
2.舵机的工作原理 12
三、系统硬件设计 13
（一）最小系统电路设计 13
1.复位电路设计 13
2.晶振电路设计 14
（二）红外避障传感器模块电路设计 15
（三）TCRT5000红外反射传感器模块电路设计 16
（四）L298N电机驱动模块电路设计 17
（五）OLED液晶显示屏模块电路设计 18
（六）蜂鸣器报警电路设计 18
（七）电源电路设计 19
（八）机械臂控制电路设计 19
（九）HC05蓝牙模块电路设计 20
四、系统软件设计 21
（一）主程序的流程设计 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
（二）红外传感器检测程序流程设计 22
（三）蜂鸣器报警程序流程设计 23
（四）液晶显示流程设计 24
（五）机械臂程序流程设计 25
五、实物制作与安装 27
总结 32
参考文献 33
致谢 34
附录一、原理图 35
附录二、PCB图 36
附录三、元器件清单 37
附录四、程序 38
一、引言
智能机器人的发展背景
随着现代社会的高速发展，生活越来越离不开科技化、信息化、智能化，传统的人工工作方式已经不能满足现代社会以及市场的需求。我们开始进入知识经济的新时代，人们通过努力研究、积极创新，最终就在这样的规律和环境中，机器人诞生了。随后就像坐火箭一样开始高速发展，机器人变得越来越智能化，越来越灵活，控制的精准度也越来越强，并且随着机器人的应用领域不断扩大，机器人逐渐能够替代人们完成各种基本的工作，这就使得人们的生活方式得到了巨大的改善，人们的工作效率也得到了提高。随着社会的不断进步，我们都知道生活中有些工作任务是比较复杂的并且也比较艰巨的，而且还往往充满着未知的危险，于是人们认识到在智能机器人的控制中，还有最核心的重要部分是感知和决策，并且需要结合智能机器人的运动和决策相互配合，于是机器人控制技术也得到了快速发展。智能机器人在餐饮服务行业、军事方面、汽车生产制造行业、搬运运输行业等领域中成为了重要的组成部分。目前，我国和许多国家都把智能机器人列为迎接未来挑战的高技术课题，并制定了发展规划。
智能机器人的国内外研究发展状况
国内研究发展状况
我国对机器人技术的研究及发展起步相对于其他发达国家比较晚，随着社会的不断发展，经济不断增长，工业生产的发展日益壮大，并且外来的高新技术发展不断地冲击着、影响着我国的高新技术发展文化，这就使得我们国家不得不对机器人行业的技术发展加大重视，为了能够跟进时代的脚步，我国对机器人的研究发展投入了大量的资金，并且还引进了国外的先进技术，随后我国的机器人技术得到了迅速发展，慢慢地追上了其他国家的脚步。这几年，工业机器人发展迅猛，我国将机器人技术渗透到了各个领域，比如军事方面、餐饮方面、机械制造方面、、酒店服务方面和医疗救援方面等领域。如今，我国机器人的发展趋势良好，和其他发达国家相比较，还是相对比较弱一些，我相信在不久的将来，我国在机器人发展领域会取得更大的进步，甚至会超越其他发达国家。
国外研究发展状况
在国外，机器人的发展起步是最早的，并且也是发展较迅猛的。他们根据自身生产力发展的需求，研究制造出各种能够帮助他们或者能够代替他们的机器人，这样就使得机器人的发展日益增大，给全球的经济带来了重大的影响，成为了全球发展最重要的部分。他们将机器人技术应用于各个领域，比如汽车行业、搬运行业、餐饮行业、制造行业等多个领域。并且随着时间的变化，机器人变得越来越智能化，越来越灵活，控制的精准度也越来越强。比如德国的宝马汽车制造公司在整个生产线上应用了工业机器人，生产一辆汽车只需要5分钟。
本课题主要研究内容
本课题设计的是一款智能机器人，采用的主控制芯片是STM32F103RCT6，该芯片是整个电路的核心。该设计由硬件模块电路的搭建和软件编程设计两部分组成。通过在学校对课程专业知识的学习与感悟，在实践课上所掌握的技能，于是手动搭建电路并且焊接电子元器件，完成各模块的线路搭建与焊接任务，然后组合各部分模块电路与主控制芯片连接，成为一个整体。电机驱动模块控制机器人进行移动，利用红外避障传感器模块检测前方道路上是否有障碍物阻碍。如果有障碍物进行阻碍，机器人身上的蜂鸣器就会报警提示。并且搭建了机械臂，由三个舵机进行控制，完成左转、右转、伸手、夹取、松手、收手的基本动作，实现自由度运动。还搭建了HC05蓝牙模块，与手机蓝牙进行连接，通过手机APP发送指令进而控制机器人的动作，并且可以通过0.96寸的OLED液晶显示模块来显示机器人的运动状态。
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