基于單片機技術的競賽機器人設計與制作

串俊剛 曾欣 代艷霞 沈濤 劉潔

關鍵詞：單片機;機器人 ;中小學競賽

1概述

近年來，國家越來越重視青少年科技創新能力的培養，其中很大一部分就是開展各年齡階段機器人比賽，而機器人比賽的核心就是單片機編程應用。2019年宜賓市進行了第一屆全是中小學生機器人競賽。比賽主要要求實現機器人尋跡、顏色識別、機器人避障三大功能，機器人從啟動區出發后沿著白線路徑行進。到達位置“4”時，檢測障礙物并成功避開障礙物行進，達到位置“6”時，檢測顏色并按給定顏色選擇正確的路徑（R，G，B）。

本機器人放采用三輪智能小車底盤，后輪驅動。控制器采用51單片機（STC89C52芯片），尋跡功能用光電傳感器實現，顏色識別采用TCS230顏色識別傳感器實現，避障功能采用HC-SR04超聲波傳感器實現。

3硬件設計

由于51單片機驅動功率小，所以需要通過電機驅動器驅動電機，電機驅動器輸入口A，B，C，D連接單片機P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，驅動板輸出口接兩個直流電機。該設計采用3路光電傳感器實現機器人巡線，3路光電信號連接單片機P1.0，P1.1，P1.2。TCS230顏色識別傳感器輸出口連接單片機P3.5。HC-SR04超聲波傳感器輸出口連接單片機P2.0。

啟動機器人后，機器人根據巡線傳感器信號沿著規定線路前進，當行進到障礙物地點時候，完成避障功能并繼續前進，當行進到顏色識別地點時，完成顏色識別及其任務后繼續前進，直到終點。

根據方案設計及硬件設計，將控制器、電機驅動器、電機、光電巡線傳感器模塊、TCS230顏色識別傳感器、HC-SR04超聲波避障模塊連接好，并安裝在智能小車底盤上，完成機器人制作。再根據程序流程圖編寫程序并調試，最終完成競賽任務。

[1] 基于案例教學的小學生人工智能課程學習探索[J]. 孫高一宸，史學婷，劉玉濤. ?電子制作. 2020（11）.

[2] 區域初中機器人教育實施策略與實踐——以佛山市順德區杏壇鎮參加全國中小學電腦制作活動為例[J]. 鄧燦星. ?教育信息技術. 2020（06）.

[3] 中小學機器人競賽活動的設計與實踐研究——以2020年重慶市中小學電腦制作活動機器人競賽項目為例[J]. 李立新. 實驗教學與儀器. 2021，38（Z1）.

宜賓職業技術學院科技創新團隊建設計劃資助（項目編號：ybzy20cxtd01）;宜賓職業技術學院院級科研項目資助（項目編號：JY21YB-28）