### 智能机器人跨专业公选实验知识点详解
#### 实验目的与意义
智能机器人跨专业公选实验旨在让学生了解并掌握智能机器人的基本原理和技术应用，通过实践操作加深对理论知识的理解，并培养学生的创新思维能力和实际动手能力。
#### 第一篇 机器人控制电路基础
**一、复位电路**
复位电路对于任何单片机系统来说都是必不可少的部分。它确保单片机能够正确地启动并进入初始化状态。复位电路通常通过在单片机的RST引脚上施加一定时间的高电平来实现。在这个过程中，单片机将执行一系列内部初始化操作，为后续程序运行做好准备。例如，本实验中提到的复位电路利用了一个电容和电阻组成的简单RC电路来实现复位功能，如图1所示。在系统上电时，电容迅速充电使得RST引脚获得高电平，随后逐渐放电回到低电平，完成复位过程。
**二、晶振电路**
晶振电路用于为单片机提供稳定的时钟信号，是单片机正常工作的基础。单片机内部虽然集成了振荡器，但仍需外部晶振来提供精确的频率信号。本实验采用的标准晶振电路如图2所示，只需将晶振与两个负载电容连接到单片机的18、19引脚即可。这种配置可以确保单片机以准确的频率运行。
**三、机器人驱动芯片AS611**
AS611是一款常用的电机驱动芯片，适用于控制小型直流电机。它拥有四个通道的逻辑驱动电路，每个通道的最大工作电流为1.5A，工作电压范围为4.5V至36V。图3展示了AS611与51系列单片机的连接方式，以及各个引脚的功能说明。通过合理的控制信号，AS611可以实现电机的正转、反转和停止等功能。
**四、74LS21四输入与门**
74LS21是一款常见的数字逻辑芯片，提供四个独立的与门逻辑功能。每个与门有两个输入端和一个输出端，只有当两个输入端同时为高电平时，输出才会为高电平。图4给出了74LS21的引脚排列和逻辑符号，有助于学生理解基本的逻辑门操作。
**五、LM324四运放集成电路**
LM324是一款通用型运算放大器，广泛应用于各种模拟电路设计中。它可以作为放大器、比较器等使用。LM324的特点是电源电压范围宽（2V至36V）、功耗低，适合于单电源供电的应用场景。图5展示了LM324的内部结构和引脚排列。LM324可以配置为不同的工作模式，如反相比例放大器、同相比例放大器等，也可以作为比较器使用。
**六、碰撞开关**
碰撞开关是一种简单的物理传感器，用于检测物体之间的接触。当碰撞开关受到外力作用时，会改变其内部的电气连接状态，从而输出不同的电信号。图6给出了碰撞开关的引脚排列和尺寸规格，引脚1为信号输出端，引脚2接地，引脚3接+5V电源。
**七、红外发射管**
红外发射管是一种常用的光学传感器件，用于发射不可见的红外光线。它们常用于构建近距离无线通信系统、遥控设备和障碍物检测系统等。图7展示了红外发射管的电路符号和外形。通过调整正向电流，可以控制红外发射管的发光强度，进而调节传感器的有效检测距离。
**八、红外接收头**
红外接收头用于接收红外发射管发出的红外光，并将其转换为电信号。图8给出了红外接收头的引脚排列和尺寸规格，其中引脚1为信号输出端，引脚2接地，引脚3接+5V电源。当接收到红外信号时，其信号输出脚会输出低电平信号。
**九、红外传感器测障原理**
红外传感系统基于发射和接收红外光的基本原理来检测障碍物的存在。通过分析红外光的反射情况，可以判断前方是否有障碍物。图9详细解释了红外传感器的测障原理，包括发射管的角度设置和接收头的位置布局等。
**十、机器人控制板的电源**
机器人控制板通常采用两种电源供应方式：一种是直接由充电电池供电，主要用于驱动电机；另一种是通过三端稳压芯片LM7805将电池电压稳压至5V，为单片机和其他电子元件供电。图中的设计包括了滤波电容、工作指示电路和总开关等组成部分。
#### 第二篇 机器人控制软件基础
**一、中断服务程序**
中断是一种允许单片机在执行主程序的同时处理突发事件的机制。通过合理设置中断服务程序，可以提高系统的实时响应能力和处理效率。例如，在本实验中，可以通过设置中断来快速响应碰撞事件或红外传感器的触发信号。
本实验涵盖了从硬件设计到软件编程的多个方面，为学生提供了全面的智能机器人技术学习机会。通过实际操作这些基础电路和编写相应的控制程序，学生们不仅能够掌握机器人技术的基本原理，还能够提升自己的实践技能和创新能力。
