本次设计的简易变脸机器人是娱乐机器人的一种,在机器人研究中占有重要的地位。本文针对简易变脸机器人控制系统的设计，主要介绍了机器人的关键算法和软件设计。软件设计采用模块化的设计方法，利用AT89S52单片机实现对机器人的总体控制。机器人运动过程中，采用PWM技术和开环系统控制无刷直流电机的运行，实现机器人的行走控制；机器人的寻线及避障系统采用红外光电传感器，实现机器人的智能行走；LED显示系统中，通过编写程序实现对74HC595的数据输入输出控制，在24×24LED点阵上显示预置的面部表情，通过画面切换模拟人物表情变化，实现变脸功能。

本设计的主要工作及论文结构

本设计是在嵌入式平台下，采用AT89S52单片机为主控芯片，通过编写程序实现对机器人的运动控制和变脸系统控制，包括对机器人的电机驱动，寻线系统，避障系统以及LED点阵显示系统控制等。通过在Keil C平台下编写和调试C程序，并将软件和硬件相结合进行调试，解决机器人智能行走问题和变脸两大主问题，达到机器人移动速度>15cm/s，“变脸”画面>2幅的总体设计目标，最终实现简易机器人变脸的控制系统设计。

全文内容结构安排如下：

第一章介绍了课题的研究背景，方案选择，解决的主要问题及达到的技术要求等，并说明了该设计的现实意义。

第二章讲述了系统硬件设计上的构成和实现。

第三章详细阐述了系统在软件设计上的实现过程和控制方案选择，给出了关键部分的程序设计流程，以及各部分的设计思想。

第四章详细描述了系统在调试过程中的情况及解决方案，并总结了调试心得。

变脸模块

本次设计中的变脸模块采用LED点阵显示实现。发光二极管(LED)是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着材料技术和微电子技术的迅猛发展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能方面得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，LED显示屏在全球得以迅速发展，它是利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成大面积显示屏幕的，与传统的显示媒体相比，具有亮度高、动态影响效果好、故障低、能耗小、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性价比高等多种优势。

系统的功能决定了系统软件的设计方向。软件设计的思路如下：

（1）根据系统功能设计软件的总流程

（2）设计实现流程中的具体子模块

（3）设计模块间的接口，从而构成整个系统软件

主程序主要起到一个导向和决策功能，决定什么时候机器人该做什么。机器人各种功能的实现主要通过调用具体的子程序，子程序有以下几个：

（1）检测红外传感子程序：该子程序是实时的读取个传感器的值，以供控制机器人状态之用。不过为了防止出现干扰和错误信号，采用延时读取的方法，即在第一次读取后延时一段时间再读取，如果第二次读取的信号和第一次的不一样，则说明可能存在干扰信号，就重新读取并比较，直到两次读取的信号一致为止。

（2）无刷直流电机驱动程序：用于驱动无刷直流电机。

（3）PWM子程序：用于控制电机转速。AT89S52芯片没有PWM输出功能，需要通过编程实现。为了在输出PWM波时，单片机仍能执行其他程序，可以利用单片机内部的定时器溢出中断来实现。......