基于单片机技术的竞赛机器人设计与制作

串俊刚 曾欣 代艳霞 沈涛 刘洁

关键词：单片机;机器人 ;中小学竞赛

1概述

近年来，国家越来越重视青少年科技创新能力的培养，其中很大一部分就是开展各年龄阶段机器人比赛，而机器人比赛的核心就是单片机编程应用。2019年宜宾市进行了第一届全是中小学生机器人竞赛。比赛主要要求实现机器人寻迹、颜色识别、机器人避障三大功能，机器人从启动区出发后沿着白线路径行进。到达位置“4”时，检测障碍物并成功避开障碍物行进，达到位置“6”时，检测颜色并按给定颜色选择正确的路径（R，G，B）。

本机器人放采用三轮智能小车底盘，后轮驱动。控制器采用51单片机（STC89C52芯片），寻迹功能用光电传感器实现，颜色识别采用TCS230颜色识别传感器实现，避障功能采用HC-SR04超声波传感器实现。

3硬件设计

由于51单片机驱动功率小，所以需要通过电机驱动器驱动电机，电机驱动器输入口A，B，C，D连接单片机P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，驱动板输出口接两个直流电机。该设计采用3路光电传感器实现机器人巡线，3路光电信号连接单片机P1.0，P1.1，P1.2。TCS230颜色识别传感器输出口连接单片机P3.5。HC-SR04超声波传感器输出口连接单片机P2.0。

启动机器人后，机器人根据巡线传感器信号沿着规定线路前进，当行进到障碍物地点时候，完成避障功能并继续前进，当行进到颜色识别地点时，完成颜色识别及其任务后继续前进，直到终点。

根据方案设计及硬件设计，将控制器、电机驱动器、电机、光电巡线传感器模块、TCS230颜色识别传感器、HC-SR04超声波避障模块连接好，并安装在智能小车底盘上，完成机器人制作。再根据程序流程图编写程序并调试，最终完成竞赛任务。

[1] 基于案例教学的小学生人工智能课程学习探索[J]. 孙高一宸，史学婷，刘玉涛.  电子制作. 2020（11）.

[2] 区域初中机器人教育实施策略与实践——以佛山市顺德区杏坛镇参加全国中小学电脑制作活动为例[J]. 邓灿星.  教育信息技术. 2020（06）.

[3] 中小学机器人竞赛活动的设计与实践研究——以2020年重庆市中小学电脑制作活动机器人竞赛项目为例[J]. 李立新. 实验教学与仪器. 2021，38（Z1）.

宜宾职业技术学院科技创新团队建设计划资助（项目编号：ybzy20cxtd01）;宜宾职业技术学院院级科研项目资助（项目编号：JY21YB-28）