李彥萍 郭思豫 李嘉望 宋奎

摘 要：本次課程設(shè)計(jì)要求掌握相關(guān)的模電、數(shù)電知識及各種常用芯片和器件，設(shè)計(jì)迎賓機(jī)器人電路。用于實(shí)時(shí)顯示店內(nèi)人數(shù)和總訪問人數(shù)。該課程設(shè)計(jì)包含五個(gè)模塊。電源模塊：為電路部分提供+5V直流穩(wěn)壓電源。加減人數(shù)模塊：顯示進(jìn)出人數(shù)。紅外檢測模塊：接收信號將脈沖信號給判斷單元。判斷單元模塊：使JK觸發(fā)器觸發(fā)，控制電平信號變化。清零模塊：按下開關(guān)后數(shù)字置零。最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控人數(shù)的功能。

關(guān)鍵詞：紅外檢測;加減法計(jì)數(shù);判斷;Protues。

1前言

近些年來，機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域，不難看出其巨大潛力。現(xiàn)在機(jī)器人逐漸的走進(jìn)了人們的生活，可以在很多領(lǐng)域代替人們從事工作，有的可以打掃衛(wèi)生、陪伴孩子和家人、有的送餐迎賓等等多種多樣的，而我們本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是迎賓機(jī)器人。競爭日益激烈，各行各業(yè)為提高競爭力，紛紛推出了各種新奇的事物來吸引消費(fèi)者。機(jī)器人與智能裝備產(chǎn)業(yè)是高度集成微電子、通信、計(jì)算機(jī)、人工智能、控制和圖像處理等學(xué)科最新科研和產(chǎn)業(yè)成果的前沿高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人技術(shù)是一種是以自動化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為主體、有機(jī)融合各種現(xiàn)代信息技術(shù)的系統(tǒng)集成和應(yīng)用。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提升了生產(chǎn)品質(zhì)并成功解放了勞動力資源。作為高技術(shù)領(lǐng)域中重要的前沿技術(shù)之一，機(jī)器技術(shù)具有前瞻性、先導(dǎo)性的特點(diǎn)，對經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展有著十分重要的作用。目前，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破，從根本上為提升機(jī)器人技術(shù)的學(xué)術(shù)研究提供了必要的支持，為機(jī)器人的應(yīng)用范圍拓寬了道路，已涵蓋國防、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)、老人康復(fù)、教育甚至普通家庭生活，一一場新的機(jī)器人技術(shù)研究高潮和發(fā)展契機(jī)業(yè)已到來。

像婚禮，禮堂等場所其門口都站有一排或兩排迎賓小姐，這種迎賓方式不但耗費(fèi)了大量的物力資源，而且由于現(xiàn)在人力成本的不斷增加這樣就大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，此外還會由于服務(wù)人員長時(shí)間的從事單調(diào)重復(fù)的工作，造成對工作的熱情銳減，反而影響服務(wù)質(zhì)量，而我們小組設(shè)計(jì)一套自動迎賓機(jī)器人裝置就是在這一現(xiàn)象下的創(chuàng)造。

目前，國外生產(chǎn)的電子自動報(bào)警器和迎賓器大多數(shù)采用的是新日本無線電公司生產(chǎn)的集成紅外接收器，國內(nèi)采用的紅外線接收解調(diào)專用集成電路，這種電路接收比較準(zhǔn)確可靠，是未來發(fā)展研究的方向。紅外線控制電子禮儀語音器代替迎賓小姐是將來賓館、飯店、商 場等門口非常受歡迎的一種裝置。迎賓機(jī)器人是集語音識別技術(shù)和智能運(yùn)動技術(shù)于一身的高科技展品，該機(jī)器人為仿人型，身高、體形、表情等都力爭逼真，親切、可愛、美麗、大方、栩栩如生，給人以真切之感，體現(xiàn)人性化。

首先小組對迎賓機(jī)器人系統(tǒng)的初步框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對一些仿真軟件和硬件系統(tǒng)進(jìn)行了選擇。在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步詳細(xì)介紹了該控制系統(tǒng)的硬件組成、軟件仿真結(jié)果、控制方法。在軟件仿真部分中，本文講述了使用Protues對數(shù)字電路進(jìn)行仿真及仿真結(jié)果在硬件設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)的主電路為加減法計(jì)數(shù)、判斷電路和紅外檢測電路。最后，本文就基于迎賓機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行了歸納與總結(jié)。

2總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，先設(shè)計(jì)好各個(gè)模塊的電路，然后將各個(gè)模塊連接起來構(gòu)成設(shè)計(jì)的總電路。

2.1方案比較

實(shí)現(xiàn)同一種目的，有不同的可行方案，下面介紹兩種方案，并比較兩種方案的優(yōu)劣。方案一主要通過程序編程結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，方案二主要以通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

2.1.1方案一

紅外檢測電路采用紅外產(chǎn)生發(fā)射電路和紅外接收電路A和紅外接收電路B實(shí)現(xiàn)，通過單片機(jī)來控制處理電平變化的先后順序，來實(shí)現(xiàn)判斷單元的作用，數(shù)據(jù)顯示用加減計(jì)數(shù)器，譯碼器和七段數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)。

2.1.2方案二

紅外檢測電路采用紅外發(fā)射接收芯片來實(shí)現(xiàn)，判斷電路利用JK觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)顯示采用加減計(jì)數(shù)器，譯碼器和七段數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)。

2.2方案論證

通過分析問題和初步的整體思考，由于本次設(shè)計(jì)要基于數(shù)字電路、模電基礎(chǔ)，故采用方案二。方案一中的紅外產(chǎn)生發(fā)射和紅外接收無法仿真，方案二采用的紅外發(fā)射接收芯片能到到仿真效果，并通過JK觸發(fā)器來控制出路電平的變化，基本符合本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)。采用方案二來實(shí)現(xiàn)該電路需要以下幾個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)：紅外檢測電路，判斷電路模塊，加法計(jì)數(shù)及加減計(jì)數(shù)模塊，數(shù)據(jù)顯示以及語音模塊。紅外檢測電路模塊用兩個(gè)紅外發(fā)射接收芯片IRLINK來實(shí)現(xiàn)，判斷電路模塊用兩個(gè)JK觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，其中通過脈沖開關(guān)給出脈沖信號，以使JK觸發(fā)器觸發(fā)。計(jì)數(shù)模塊用加減可逆計(jì)數(shù)器74LS192來實(shí)現(xiàn)，并通過7448和七段數(shù)碼管顯示數(shù)字。其中設(shè)計(jì)思路如圖2-1所示：

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第六版） 高等教育出版社 2014.1

[2]肖強(qiáng)暉 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書株洲工學(xué)院電氣工程系 2016

[3]吳運(yùn)昌 模擬集成電路原理與應(yīng)用（第五版） 1999

[4]曹文 硬件電路設(shè)計(jì)與電子工藝基礎(chǔ)（第二版）2019.4

[5]胡翔駿 電路分析（3版）2016.276D78629-7DE1-41DC-AD9E-3363F79718D3