1 规划计划
计划选用STC12C5A60S2单片机作为主操控器，步进电机作为动力，人体红外传感器避障，TCRT5000传感器寻迹，语音芯片则用来播报机器人服务过程中的日常用语。体系规划了一个电源开关、一个形式开关、8个餐桌按键盘、一个回来键。体系由形式开关来挑选“送餐”或是“收盘”，并依托寻觅黑线来实施餐桌定位，运用红外探头完结寻轨。机器人正前方装置有人体红外传感器，用来检测前方人体障碍物。中心规划成废物收回桶，可收回废物。左边设有小盘可放擦手毛巾，托盘上装置压力传感器，当送餐到客人面前，语音提示客人点餐已到，客人取走点餐，压力传感器检测到没有压力之后，语音提示并原路回来，若是“收盘形式”，则按回来键回来。体系硬件框图如图1所示。
2 硬件规划
2.1 主控芯片
主控芯片运用STC12C5A60S2单片机，该单片机是宏晶科技出产的单机器周期单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰的特色，指令代码彻底兼容传统8051，但速度要快8～12倍、内部集成MAX810专用复位电路、2路PWM。
2.2 红外循迹探头传感器
循迹探头选用TCRT5000传感器，其灵敏度高，一只发送、一只接纳。TCRT5000传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来，或被反射回来但强度不够大时，光敏三极管一向处于关断状况，此刻模块的输出端为低电平，指示二极管一向处于平息状况;被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，光敏三极管饱满，此刻模块的输出端为高电平，指示二极管被点亮。详细完成电路如图2所示。
红外探头一共有8个，散布如图3所示。其间探头3、4、6、7为主探头，用来寻轨;探头5、8为辅佐探头，用来批改轨道;探头1、2为计数探头，用来计数餐桌号。底盘灰色部分为轨道。
体系设定8个餐桌，也或许扩展多个，方位布局如图4所示。
2.3 步进电机的选用
步进电机选用美蓓亚42步进电机，相电阻为2 Ω，步距角为1.8°。6 V试电，短路电流到达了1.9 A，静力矩约2.8 kg。选用LMD18200T驱动器，速度合适中等速度倾向高速，并且力气不错，发热也不大。
LMD18200T是NS推出的专用于直流电动机驱动的H桥组件，运用电路原理图如图5所示，内部集成了4个DM0S管，组成一个规范的H型驱动桥。经过充电泵电路为上桥臂的2个开关管供给栅极操控电压，充电泵电路由一个300 kHz左右的作业频率操控。可在引脚1、11外接电容构成第二个充电泵电路，外接电容越大，向开关管栅极输入的%&&&&&%充电速度越快，电压上升的时刻越短，作业频率越高。
引脚2、10接直流电机电枢，正转时电流的方向从引脚2到引脚10;回转时电流的方向从引脚10到引脚2。电流检测输出引脚8可以接一个对地电阻，经过电阻来输出过流状况。内部维护电路设置的过电流阈值为10 A，当超越该值时会主动封闭输出，并周期性地主动康复输出。假如过电流持续时刻较长，过热维护将封闭整个输出。
2.4 压力传感器的选用
电阻应变式压力传感器可以接受5 kg的分量，满意一份点餐的分量。传感器合作HX711AD模块运用，HX711AD模块具有两路模仿通道输入，内部集成128倍增益可编程放大器，是一款高精度、低成本的采样前端模块。图6为压力传感器装置方法。
与同类型芯片比较，HX711AD芯片集成了包含稳压电源、片内时钟振荡器同等类型芯片所需求的外围电路，具有集成度高、呼应速度快、抗干扰性强等长处。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程十分简略，一切操控信号由引脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。
如图7所示，输入电路装备为供给桥压的电桥式传感器形式，经过HX711AD模块的数字量送到MCU，当送餐到目的地后，客人端走托盘，体系检测压力传感器压力为0，触发CPU 10 s倒计时，倒计时完毕后机器人播音“拜拜”，并原路回来。
2.5 人体红外检测模块
选用迷你型人体红外检测模块，首要检测送餐机器人正前方有无人员(障碍物)，调整感应间隔为0.5 m，若前方0.5 m处检测到人体红外光，则触发模块信号送到MCU处理，MCU发送指令操控送餐机器人中止前行，并触发语音芯片宣布“您好，服务员正在送餐中，请让一下路”的提示。
2.6 语音播报%&&&&&%的选用
语音播报运用MXH040语音芯片。MXH040语音芯片可编程一次性烧录语音，语音长度可达40 s(采样率为6kHz)，最多可寄存700个语音文件，最多可加载63段地址的语音，具有按键操控形式、一线串口操控形式以及两线串口操控形式等。在本规划中首要选用按键操控形式，并经过单片机P2 I/O口来触发语音播报。体系规划运用以下几个句子：“您好，服务员正在送餐中。请让一下路”，“您好，您的点餐已到，请渐渐享受”，“拜拜”，“您好，送餐现已回来，请预备下一次送餐”。硬件电路如图8所示。
2. 7 3×3按键矩阵
按键矩阵选用3x 3矩阵方法，经过两个三输入的与非门单片机中止口衔接，电路原理图如图9所示。
3 软件规划
发动后，挑选送餐或收盘形式，体系进入按键扫描状况，当服务员放好点餐端盘后，按下目的地餐桌号，体系若检测到奇数餐桌号，则发动奇数餐桌号计数器并制止偶数餐桌号计数器;若检测到偶数餐桌号，则发动偶数餐桌号计数器并制止偶餐桌号计数器，并把目的地餐桌号赋值给变量count，机器人开端寻轨行走。当探头1或2检测到分支路口时，计数器加1，直至计数器加至变量count的值，机器人才向相应的方向转弯行走。当探头3或4一起检测到信号时，机器人中止行走，若是“送餐”形式，则客人取走端盘，体系等候10 s后原路回来。若是收盘形式，则按回来键，机器人原路回来。软件流程图如图10所示。
3.1 红外寻轨
3、4、6、7为红外寻轨探头，探头5、8用来批改轨道。红外反射外传感器端口界说与寻轨程序规划如下：
3.2 步进电机驱动
步进电机作为机器人的动力，首要经过单片机发生的PWM脉冲来调速。LMD18200逻辑真值表如表1所列。
由于运用4个驱动步进电机，需求两个LMD18200模块，步进电机使能端位界说、左转、右转、行进、中止子程序规划略——编者注。
3.3 按键扫描程序规划
按键运用3×3矩阵中止扫描，S1～S8别离对应1号～8号餐桌的途径，S9为备用回来键。单片机的P1口用于键盘的衔接，键盘中的行、列线别离衔接到按键开关的两头，经过键盘处理程序确认有无按键按下，判别哪一个按键按下，还要消除按键在闭合或断开时的颤动。两个并行口中，一个使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状况，以此确认闭合键的方位。程序规划如下：
3.4 奇偶餐桌号计数
运用STC12C5A60S2单片机里的两个计数器：T0、T1。其间，T0用来计奇号数餐桌号，T1用来计偶号数餐桌号。当按下奇号数餐桌号时，T0开端作业，T1制止计数。当送餐机器人走到1号餐桌分支路口时，TCRT5000传感器的红外发射二极管不断发射红外线，并被黑线轨道吸收，发射出的红外线没有被反射回来，这时计数器主动加1，直至加到与作业人员按下的按键号count值共同时，送餐机器人才向奇数餐桌侧转弯，并前行到该号餐桌。
当红外探头3、4检测到有信号时，小车中止。相同，当按下偶数餐桌号时，T1开端作业，T0制止计数。程序规划如下：
结语
依据程序测验，挑选形式后，按下按键，寻轨式语音播报送餐机器人可以沿着黑线行走，遇到前方有人时，机器人中止行走并语音提示前方行人让路;遇到奇偶餐桌号时，可主动识别并计数，直至行走到按键按下的餐桌号;到达目的地后，机器人中止，语音提示客人点餐已到，待客人拿走端盘，托盘压力传感器压力为0，触发主控器10 s倒计时，倒计时完毕后机器人原路回来，若是“收盘形式”，则按回来键机器人原路回来。经过测验，寻轨式语音播报送餐机器人的规划完成了预期的功用。
