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制造机械人经常应用的单片机性能特点及应用履历

宣布时间:2010年02月23日 16:02    宣布者:嵌入式公社
要害词: 单片机 , 机械人 , 履历 , 特点 , 性能
摘要:

许多接触机械人单片机不久的同伙面临种类单一的单片机常会嫌疑,现实它们之间有何不合?制造机械人现适用哪一种单片机控制较量好?当我们选择了一种单片机后,有何捷径能迅速控制并应用这类单片机?本文考试考试用一种浅易易懂的措施解读上述效果,并设计了一种有深度的单片机控制机械人的实例,欲望能起到抛砖引玉的作用。我与年夜家分享我应用单片机的一些履历,欲望能让初学者少些渺茫,让曾经入门的同伙头脑坦荡。

写本文时我唯一3年单片机现实履历,较量明确51系列和AVR系列单片机,是以着重议论辩说了AVR单片机,我履历无限,有弱点在所难免,欲望同伙们批判示正!

一 单片机和CPU、小我电脑的差异和联系

这部特殊容较量低级,但许多同伙刚接触单片机时或许对下面的效果不是很清晰。

1 甚么是CPU?

CPU中文称谓为“中央处置赏罚赏罚器”,尺度代表为英特尔8086处置赏罚赏罚器,现在的疾驰X处置赏罚赏罚器都是8086的直系子女。处置赏罚赏罚器,望文生义,其功效是处置赏罚赏罚数据,关于中央处置赏罚赏罚器,就是在数据处置赏罚赏罚中处于焦点肠位的处置赏罚赏罚器,听起来似乎很严重年夜,但现实上焦点就是一个ALU“算术逻辑单元”。这个单元由一些数字门电路组成,仅能完成括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,和移位、较量和传送等操作。CPU外部网罗ALU,除此以外CPU尚有时钟电路,CPU运转的基泉源基础理是:时钟电路发生计数脉冲,这个脉冲控制着一个累加器,即每发生一个时钟脉冲,累加器加1,这个累加值以16进制数字的形式经由历程地址总线唯一选通法式模范模范贮存器中一个贮存单元(在CPU外部),这个单元将外部贮存的法式模范模范敕令代码经由历程数据总线送到ALU中,ALU凭证代码不合推行不合操作,好比把某存放器数值和某数值相加等,然后将盘算效果输入到IO口或许各个总线上。

总之,CPU的使命就是把法式模范模范中的敕令代码翻译成不合义务,然后推行,输入推行效果。CPU在一切数字盘算机中都施展了焦点作用,即盘算机都有CPU。

2 甚么是小我电脑?

由于CPU只需盘算功效,其盘算的效果须要经由历程显示器、音箱输入,而其使命的凭证,即法式模范模范敕令则依附硬盘贮存,其推行义务时静态存取的数据要生涯在内存中,而人可以经由历程键盘控制法式模范模范敕令的推行历程,把一切这些CPU的外设组合在一起就叫做“小我电脑”。

3 甚么是单片机?

小我电脑功效强年夜,盘算速率快,是较为理想的盘算机。但当我们须要用一个小装配控制微波炉准时开关时,小我电脑就显得粗笨和昂贵。是以人们设计出一种稀释型电脑,年夜的有几平方厘米,小的比米粒还小,它们叫做“单片机”——单片微型盘算机。CPU是一个芯片,单片机也是一个芯片,看起来外不雅不雅差不多,它们有甚么不合呢?谜底是:单片机内除集成有CPU外,还集成了法式模范模范贮存器ROM(可明确为硬盘)、数据贮存器RAM(可明确为内存),输入输入接口(可明确为显示器、键盘插座),有的单片机内还集成了电机驱动电路、视频解码电路、AD转换器、无线传输电路等,使得单片机功效变得异常强年夜。单片机的专长在于可以用单个芯片和质朴外部电路去完成严重年夜的控制操作,是以异常合适机械人控制。着实在绝年夜多数机械人中都有单片机的影子。质朴的和中等严重年夜的机械人可以用单片机直接控制,高度严重年夜的机械人用“小我电脑”或许“超级盘算机”指导许多单片机来完成机械人控制。

4 学习单片机的捷径是甚么?

所谓捷径就是少走弯路。我刚泉源学单片机时走了许多弯路,许多同伙和我都有类似的履历,刚泉源接触单片机,面临美不堪收标图书课本,不知选择哪本;想现实时不知到哪买单片机;不知若何编程下载法式模范模范……

A 关于初学者仔细看本文就是学习单片机的捷径之一。

B 到图书馆或许书店在数十本单片机书被选一本你能看懂,而且以为案例滑稽的“着实、生动、生动”的单片机书做为你的入门读物。

C 建议先从51单片机学起。控制51后再学AVR,然后学ARMDSP等。

D 在学习历程当中现实异常须要。你须要一台电脑。假定是台式电脑,你可以花十几元购置25针并口下载线,假定是条记本电脑,你只能购置几十元到几百元的USB ISP编程器。

E 用万用板自己焊一个单片机最小系统,或许购置开发板。没有须要应用昂贵的仿真器。

F 你须要上彀下载单片机编程软件,好比51用Keil编程,AVR用CVAVR编程,在编程软件中编好法式模范模范,然后天生HEX文件,再上彀下载并口烧法式模范模范软件或许USB ISP烧法式模范模范软件,用烧法式模范模范软件加载HEX文件,然后将编程线查到你的单片电机路板上,便可把法式模范模范烧到单片机中。

G 拔下编程线,然后接通单片机板电源,你可以看到单片机系统在运转。

H 假定系统不克不及正常运转,首先检查电路能否接错,然后检查法式模范模范能否烧错,假定以上都没弱点,研究法式模范模范能否编错。有时系统不克不及正常运转着实不意味着有甚么地方错了,只是某些参数没设置好,你须要赓续运转、修改法式模范模范、调试参数、再运转云云往复,直到你对系统运转知足为止。有时这是一个异常艰辛的重复歇息,调剂数百次上千次,你没法回避,只能坚决信心,勇往直前。

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二 在单片机身世祖先们用甚么控制机械人

1 模拟盘算机

在数字盘算机身世前,人们用电子管、电容器和电感线圈、电阻搭建模拟盘算机,能够完成许多质朴的盘算和控制义务。所谓模拟盘算机就是其盘算接纳的旌旗暗记不是 1、0数字旌旗暗记,而是电压一连变换的模拟旌旗暗记,类似于自动控制原理中的种种控制器接纳的运算。别厌弃了模拟盘算机,上世纪80年月中东战斗时,阿拉伯国家应用的苏制全自动自行防空炮内接纳模拟盘算机完成盘算飞机轨迹并控制火炮射击目的。

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2 齿轮和凸轮组成的控制器

在模拟盘算机身世前,也就是蒸汽机时代,有些机械后天硬是用数百个齿轮和凸轮搭建出机械盘算机,人们经由历程迁徙改变印有数字的种种齿轮,此外一些齿轮就将运算效果显示出来。机械盘算机在人类史上上曾经是高科技产物,第二次天下年夜战时,德国著名的密码机就是一种电机混淆式盘算机,它其时是最保密的通讯工具。

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3 发条和秒表和继电器组成的控制器

在电气时代泉源时,人们用钟表内机械的改变分时控制一些继电器的通断,从而控制一些机床和临盆线的运转。这类装配类似于早期洗衣机内的准时器。

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三 入门首选 AT89S51系列单片机

1 简介

1980,英特尔公司开发出一种简朴单纯的8031CPU,在其时该CPU性能不比8086差许多,但价钱较克己,是以被许多低端应用选中。由于市场看好,ATMEL公司购置了8031的内核,把Flash存储器和增强型IO口融入出来开发出了AT89系列单片机。一切兼容8031指令和内核类似的单片机统称为51单片机,它是现在应用最普遍的8位单片机之一。因51单片机结构质朴,指令易学,应用普遍,是以是初学单片机首选机型。假定有人想不学51,直接学AVR,那么此人一定会遇到许多难题,嫌疑和疑惑将陪同着学习历程。假定学了51再学AVR和其他单片机,人们会发现“所谓单片机都不外云云”。

2 性能

凭证义务详细须要选择最合适的单片机,使单片机资源充实应用,使系统性价比到达最高,同时兼顾未来扩年夜须要,纷歧味追求高性能单片机,这就是选单片机的准绳。

AT89S51有4K的Flash法式模范模范存储器,128字节的RAM,32条IO口,中止系统具有6其中止源、5个终端矢量、2其中止优先级的中止结构;串行口是一个全双工的串行通讯口;AT89S51的电源电压为4.0-5.5V,AT89LS51的电源电压为2.7-4.0V;振荡器频率 0-33MHz(AT89S51),0-16MHz(AT89LS51); 有ISP 在线编程功效,这个功效的优势在于改写单片机存储器内的法式模范模范不须要把芯片从使命情形中剥离。是一个强年夜易用的功效。

AT89S52法式模范模范贮存器容量为8KB,尚有AT89S55,ROM容量更年夜。

有许多公司临盆了许多扩年夜型51系列单片机,有的带有AD转换器,有的带有较量器,有的带有PWM,读者可以凭证自己须要选择合适的51单片机,但要重视他们的管脚界说和编程要领。

3 应用措施

AT89S51 适于做单片机学习板、电子时钟、超声波测距仪等不须要搜集模拟量和控制年夜功率外部元件的电路。S51与之前的C51的差异在于S51支持ISP在线编程,即C51须要几百元的编程器编程,而S51仅需一条25针并口线和异常质朴的转换电路便可接在台式电脑打印机接口烧法式模范模范,下载烧法式模范模范小软件即完成可对 S51单片机编程。对51单片机编程浅易选用Keil软件,可接纳C语言或许汇编语言,编完程后选择输入HEX文件,然后用烧法式模范模范小软件读取HEX文件,再烧写到单片机中。

4 现实履历

A 刚泉源看书时,凭证书上的电路图连线然后通电调试,但总不告成,将自己的电路和书上的电路仔细较量发现不了效果。启事在于许多书上的电路图都是“简化图”,即省略了一些电路,而这些被省略的电路却关乎系统的运转。好比,当单片机书讲到AD转换电路,给出的电路图多省略了晶振和复位电路,凭证AD转换电路图搭出来的系统自然不克不及运转。

B 51单片机P0口输入旌旗暗记时须要上拉电阻,我经常遗忘加电阻,招致电路欠好使。

C 51单片机31引脚须要接正极,以选择接纳外部法式模范模范存储器。假定遗忘给这个引脚以准确的电压,你的单片性能够不克不及推行法式模范模范。

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4 应用举例

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四 喜欢者制造机械人首选 AVR系列单片机

1 简介

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研收回的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。高可靠性、功效强、高速率、低功耗和低价位一直是权衡单片机性能的主要目的,而AVR单片机是尺度高性能单片机。

早期单片机,好比51单片机为了前进可靠性(防止数据误读或跑飞)接纳较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,推行速率慢。例如51单片机须要12个晶振周期才干组成1个机械周期,而且许多指令须要2个机械周期才干推行。AVR单片机的推出,完全打破这类旧设计名堂,破除机械周期,接纳精简指令集,取指周期短,又可预取指令,完成流水作业,故可高速推行指令。AVR单片机在12个晶振周期中能推行12条指令,从这个角度看,假定晶振频率类似,AVR的速率是51的12倍到24倍。

AVR有32个通用存放器,在阻拦年夜量严重年夜运算时,AVR的32个存放器可相当于51的32个累加器,战胜了51系列单片机只需单一累加器数据处置赏罚赏罚组成的瓶颈情形,在严重年夜运算时速率比51快5倍以上。由此可看出,51与AVR相比是何等慢,AVR是何等快。

AVR 系列单片机多外部集成了多路AD转换器、电压较量器、ISP、I2C、JTAG总线电路、UART串口、年夜功率IO口、看门狗等适用电路,而且许多AVR 单片机型号有EEPROM、FLASH、SRAM三种存储器,可以完成实时修改法式模范模范存储器中的内容,即AVR单片机可以自己修改自己的法式模范模范。同时AVR浅易能使命在宽电压规模(2.7~6.0V),有的居然可以在1.8V电压下使命。以上这些性能只是AVR浩荡性能中的一部门,然而已经让51系列单片机瞠乎厥后了。

云云高性能的单片机价钱居然和51单片机差不多,好比ATmega8价钱为8元左右,ATmega16在13元左右,这是AVR有极高性价比的真实写照。

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2 性能

AVR家族人丁兴旺,网罗ATinyAVR(眇小型)、低功耗类、ATmegaAVR高中高等5类单片机。它们都基于统一焦点手艺,但在外部集成的电路若干上有不合。岂论你要做电子手表照样视频处置赏罚赏罚,都有一款合适的AVR单片性能知足你的须要。

本文只列出ATmega16中档单片机的性能:

16KB的FLASH法式模范模范存储器;512B的 EEPROM;1KB的SRAM;32个快速存放器;32个年夜功率IO口;20其中止;2个外部中止口;有SPI、SUART、I2C总线接口;2个8位准时器;1个16位准时器;3个PWM通道;有实不时钟RTC;8个10位AD通道;电压较量器;看门狗;内置时钟振荡器;JTAG接口;ISP在线编程;电压规模为2.7V-5.5V;外部时钟晶振0-16MHz;有PID和多种贴片封装。

AVR的IO口能输入20mA和吸收40mA的电流,不只可直接驱动LED,以致可直接驱动微型直流加速电机。而且AVR的IO口可编程设置成输入、输入、高阻态状态,是真实的3态IO口。和51相比应用 AVR开发产物你会发现史无前例的便利和自在。

AVR单片机可上操作系统,好比UCOS2、Linux等,自主编程完成操作系统功效也很容易。

凭证义务详细须要选择最合适的单片机,使单片机资源充实应用,使系统性价比到达最高,同时兼顾未来扩年夜须要,不要一味选用高性能单片机,这就是选单片机的准绳。

用ARM+操作系统做超声波测距仪——杀鸡用了牛刀。用AVR中档单片机做机械视觉——有些吃不用。假定把它们替换一下,一切就适可而止了。

3 应用措施

学AVR单片机的好书是《AVR单片机嵌入式系统原理与应用现实》,封面见下图。

AVR浅易接纳CVAVR 编程软件编程,也可用GUN GCC AVR、AVR Studio软件编程。可接纳汇编或C语言编程。烧法式模范模范前先输入HEX文件,然后用SLISP(双龙ISP)软件加载,再经由历程ISP编程线或许25针并口毗连线烧入AVR单片机,支持在线编程。

由于AVR单片机最小系统很质朴,就是电源+晶振(可不用)+LED+ISP接口(通电就运转,断电就阻拦,不用复位电路),是以任何初学者都可以用面包板搭出AVR最小系统,而且编程现实。

4 现实履历

应用AVR单片机时重视要准确设置熔丝位,SLISP软件便可设置,熔丝位可决订单片机是接纳外部晶振照样接纳外部时钟振荡器,假定熔丝位设置为接纳外部晶振,而电路中没有接入晶振,则AVR法式模范模范不克不及运转。许多初学者忽视了这一点,他们的AVR系统不克不及运转却找不到启事。再有就是AVR的IO口在应用前需先编程设置其状态,否则你将发现法式模范模范在运转,但IO口没旌旗暗记。

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4 应用举例

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五 高等机械人控制器 ARM

1 简介

ARM是一个公司名,他们基于统一内核设计了许多高性能处置赏罚赏罚器,这些处置赏罚赏罚器都叫ARM。该手艺被许多公司购置后临盆出了集成许多功效电路的ARM芯片,使得ARM成为高性能单片机。ARM浅易为32位单片机,适于处置赏罚赏罚年夜量严重年夜数据,许多ARM装上了UCOS2、Windows CE、Linux操作系统,能够同时运转多个法式模范模范。ARM普遍应用于手机、MP3、GPS导航仪、吸尘机械人等产物上。

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六 音频视频处置赏罚赏罚首选 DSP

1 简介

DSP数字旌旗暗记处置赏罚赏罚(Digital Signal Processing,简称DSP),它是一种希奇的微处置赏罚赏罚器,是以数字旌旗暗记来处置赏罚赏罚年夜量信息的器件。其使命原理是吸收模拟旌旗暗记,转换为0或1的数字旌旗暗记,再对数字旌旗暗记阻拦修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或现内情形名堂。它不只具有可编程性,而且着实时运转速率可达每秒数以切切条严重年夜指令法式模范模范,远远逾越通用微处置赏罚赏罚器,是数字化电子天下中日趋主要的电脑芯片。它的强年夜数据处置赏罚赏罚才干和高运转速率,是最值得称道的两年夜特点。

在高速小车巡线、语音识别等领域DSP被普遍应用。但假定仅用DSP检测几个碰撞开关、控制几个电机显得年夜材小用。

七 新兴控制器 FPGA

1简介

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础前途一步生长的产物。它是作为公用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而泛起的,系统设计师可以凭证须要经由历程可编辑的毗连把FPGA外部的逻辑块毗连起来,就似乎一个电路实验板被放在了一个芯片里。质朴说,假定应用者想开发一个用简双数字逻辑电路便可以控制的小车,又嫌搭电盘川事,他便可用软件给一个FPGA编程让它完成数字电路功效去控制小车。即FPGA可被用来模拟种种电路。有的FPGA以致能模拟51单片机的运转。因FPGA经由历程编程便可修改它模拟的电路结构,是以在系统实验、调试中很便利,许多喜欢者考试考试用FPGA做机械人控制器。

八 更多可供选择的单片机

我们选择学一款单片机前起主要推敲自己面临的现实义务须要甚么性能的单片机,然后在浩荡性能知足请求的单片机中作出选择。此时我们还要推敲不合单片机的 “应用普遍水平”,例如说:当我们要做一个电子年夜赛智能小车,有AVR单片机和PIC单片机可知足义务须要,怎样在二者中作出选择须要推敲哪一种单片机学起来较量容易、学习质料容易取得、可供参考的法式模范模范和案例加倍富厚、哪一种单片机更容易取得编程软件和下载器等。笔者感应要想做智能小车,AVR单片机的质料较量富厚。

天下上有种类单一的单片机,它们当中绝年夜多数都可用来控制机械人,但存在一个能否合适的效果。好比PLC是可编程控制器,虽然可以用来控制喜欢者手中的机械人,但PLC多用于工业控制领域,装备宏年夜价钱昂贵,同时不容易取得用PLC控制小型机械人的质料。喜欢者选择学一种单片机前,首先得明确自己要用单片机干甚么,然后再选最合适的单片机学习。学单片机重在学精一两种单片机,假定有人寻常地学ARM、PLC、PIC、凌阳、DSP、FPGA等一切著名的单片机,那么他将没法具有真实的深度开发才干。所谓深度开发,以AVR单片机为例,初学者可以用它完成小灯交替闪灼,中级手艺职员可以用它控制加入角逐的机械人,而真实的高等开发职员可以用AVR完成机械视觉、无人机自动驾驶、坦克火控系统……

AVR单片机过时了吗?

有初学者以致中级开发职员以为因ARM性能浅易比AVR性能高,是以ARM将取代AVR,AVR将加入历史舞台,或许MSP430将取代51系列单片机,或许FPGA将取代一切单片机等。这类看法纰谬,由于不合单片机都有各自的特点和优点,没有哪一种单片机是完善的,在不合场适用最合适的单片机,施展它们各自的专长,而不存在ARM一统天下,取代一切其他型号单片机的能够性。试想,原来十几元的电子表由于接纳ARM控制买到几百元,谁能受得了?是以不要以为 AVR曾经由时,学完51就直接学ARM,或许以为学51没用,直接学ARM,否则你将碰钉子。

MSP430系列单片机:较量适于机械人开发,是美国德州仪器推向市场的一种16位、具有精简指令集的、超低功耗的混淆旌旗暗记处置赏罚赏罚器。具有Flash存储器,中止源较多,而且可以随便任性嵌套,应用时无邪便利。MSP430系列单片机的电源电压接纳的是 1.8~3.6V 电压。是以可使其在1MHz的时钟条件下运转时,芯片的电流会在200~400uA左右,时钟关断形式的最低功耗只需0.1uA。MSP430系列单片机的各成员都集成了较富厚的片内外设。它们划分是看门狗、模拟较量器、准时器、串口0、1、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位 Sigma-Delta AD、直接寻址模块(DMA)、IO端口、基本准时器(Basic Timer)等的一些焦点模块的不合组合。MSP430 系列单片机引进了JTAG手艺,不只使开发工具变得轻盈,而且价钱也相对昂贵,而且还可以实现在线编程。

PIC单片机:可用于机械人开发,是8位单片机,产物种类富厚,接纳精简指令集,有不错的开发情形,引脚驱动才干强,可直接毗连继电器控制强电。自带看门狗,有睡眠和低功耗形式。许多性能不如AVR和MSP430系列单片机,但因其有特殊优点,也被普遍应用。

凌阳单片机:较量适于机械人开发,以16位盘算机为焦点,集成不合规模的RAM、ROM和其他富厚的功效电路,应用者可以凭证自己须要选择集成了特定功效电路的凌阳单片机。凌阳单片机指令系统供应出具有较高运算速率的16位,16位的乘法运算指令和内积运算指令,为其应用添加了DSP功效,是以凌阳合适阻拦语音识别。在我国凌阳单片机在黉舍较量有数,应用实例较多,可作为机械人喜欢者选用的单片机。

九 实例:用AVR单片机创作缔造机械生命

1 甚么是机械生命

机械生命就是一个能自主生计的机械,一个自动为生计下去而斗争的机械。关于机械生命来讲,生计的寄义就是赓续电,一连运转。机械生命具有完全自主决议妄图、自主行动、运动于未知天下、不需人类加入便可以一连运转而且自我掩护等特点。影片《终结者》中的天网就是超级机械生命。《霹雳5号》形貌了一个机械人从无生命到有生命的历程。

N.维纳(Norbert Wiener,1894~1964)写《控制论》时创作缔造出第一个机械生命Wiener龟,这个机械龟唯一2个电子管组成的模拟盘算机,但它却能完成真实的乌龟寻食、睡觉、探索、逃避等行动,其体现似乎一个有生命的生物一样。机械龟下面有太阳能电池,当自己电池快用完前,机械龟乐于寻觅一个光线充实的地方充电,充斥电后能够找个地方睡懒觉,或许探索未知天下,它有防止碰撞和防止到倾斜地方的趋势,我们没法预知它的行迹,由于它不是凭证法式模范模范运转的,就似乎我们自己一样。厥后维纳在他的机械龟上又加了一个电子管,三个电子管毗连成质朴的神经群集,经由历程对机械龟训练,维纳经由历程摇铃可控制机械龟的行动。正若有生物学家训练狗使得狗听到摇铃声后就流口水。

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2 我们可以自己着手做一个机械宠物

我们明天有先进的单片机,制造一个更好的机械生命着实不难。机械生命远比按结实法式模范模范运转的机械人好玩,就似乎宠物狗比玩具狗好玩一样。我们设想的机械生命可以是一个小型履带式机械人,带有太阳能板,能感伤熏染光线强弱,误差物距离和碰撞,为了完成人机互动,该机械生命具有语音识别功效。试想你学习一天,回到卧室,叫一声TONY,你的机械宠物转身飞快跑向你,那种感应只需宠物的创作缔造者才干体会……

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3 若何完成?若何设计电路?若何设计结构?

这个机械生命妄图接纳ATmega16单片机做控制器,单片机的8路AD通道和其他24个IO接口都被应用。AVR单片机AD转换频率高于音频,可以用来阻拦质朴的语音搜集。机械生命的法式模范模范较严重年夜,而AVR单片机合适阻拦快速严重年夜运算。本设计的电路板上除ATmega16单片机外,尚有2个LG9110 电机驱动芯片、2个LM386音频功放芯片,和LM393电压较量器芯片,再加上年夜批电阻电容和三极管,电路精练,合适初学者和中级喜欢者着手制造。

LCD接纳通用1602模块,支持3位控制线4位数据线,假定你接纳IO口复用手艺,可用6条线控制LCD模块。

此妄图触及光电检测、自动充电、语音识别、超声波测距、键盘(4个碰撞开关)、LCD液晶显示、电机驱动等手艺,这些都是着手做质朴机械人的基本手艺,假定喜欢者能把这个机械生命做好,那么你的电路设计、调试履历和编程才干都邑有很年夜的前进。

这个机械生命的手艺含量相当于20世纪70年月国际机械人领域的先进水平。其时曾经有许多异常周详和严重年夜的工业机械人被应用,但这类质朴的机械人怎样能称作先进呢?由于手艺的严重年夜和手艺的先进不是一个看法,严重年夜+周详不用定即是先进。先进的器械不用定严重年夜和周详。

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A 寻光

我们可以用光电二极管来检测光线强弱。虽然也能够或许用光敏电阻。将光敏电阻和一个结实电阻勾通接在电源正负极之间,光敏电阻靠近正极一侧。从光敏电阻和结实电阻毗连点引出导线接到ATmega16的AD转换输入口。当强光照在光敏电阻时,光敏电阻阻值变小,是以其压降变小,而结实电阻分压增多,引出的AD检测电位降低,被单片机转化为数字量后断定光线增强。机械生命有5个光电传感器,其中4个面向机械人前后左右四个偏向,此外一个指向太阳能板所面临的偏向。经由历程编程可让机械人自主移动到光线最强的地方。

B 充电

本设计接纳4.8V镍氢充电电池为系统供电。太阳能电池板正负极经由历程一个三极管与电池正负极相连。有一个电压较量器较量电池电压与太阳能板的压差,假定压差高于某值,较量器控制三极管导通,太阳能电池板对充电电池充电。充电电池电压上升,当高于某值时控制三极管关断,阻拦充电。为使太阳能板能对电池组充电,请求太阳能板在阳光直射下输入电压高于8V。

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C 语音识别


用AVR单片机的高速AD检测功效能完成质朴的语音识别。声响旌旗暗记被驻极体电容麦克风吸收后送至LM386音频功放芯片镌汰年夜和过滤后送至单片机AD转换口,单片机对音频旌旗暗记幅值采样转化为一组数字,然后对这组阻拦取方差运算,得出一个特点值,该特点值可以用于质朴的语音识别。好比你发一个“e”,方差应当较量小,假定你发“p”爆破音,方差应当较年夜。虽然,假定你用更严重年夜的数据处置赏罚赏罚,会取得更好的识别效果。本设计应用了2路声响旌旗暗记,目的是让单片机断定作声源的年夜体方位。
D 超声波测距

用AVR的1个IO口输入40KHz旌旗暗记送至超声波发射电路,当超声波遇到误差物前往后,被超声波吸收头吸收,旌旗暗记经CX20106A解码芯片处置赏罚赏罚,取得一个低电平脉冲,用该脉冲激起AVR单片机中止,AVR经由历程检查发波和收到回波之间的时间差便可算出误差物距离。
E 电机驱动

本设计接纳2片LG9110电机驱动芯片驱动两台直流加速电机。LG9110输入最年夜电流为800mA,仅须要2条控制线与单片机IO口直接相连便可控制一台电机正反转或许阻拦。LG9110唯一8个引脚,应用异常便利。
F 让机械生命更聪慧

我的这个机械生命设计妄图能完成最酷的效果是:日间,阳灼烁丽,机械生命跑到阳光底下晒太阳,太阳光会随着时间变换,机械生命能自动跑到最合适的职位享用日光浴。到了破晓,机械生命会找个清静的地方闭目养神,期待明天太阳升起。你可以训练机械生命,让它知道自己的名字叫甚么。好比你叫着它的名字,同时站在它眼前用强光照射它的太阳能电池板,云云重复训练,会使机械生命听到自己名字后向声源偏向跑去,在距离声源一定远处阻拦,由于以往这样做它都能享用强光照射并充电。这就似乎真实的宠物狗,你叫它名字它就跑到你跟前欲望能取得食物。这一切都是完万能够完成的,要害就在于编法式模范模范完成它。

G 想象无极限,你的机械宠物将无所不克不及

以上妄图中,ATmega16的功效被施展到极致,以致于没缺乏暇的IO口,系统不克不及再扩年夜了。假定你用ATmega128单片机做,那么它具有53个 IO口,30多其中止,128Kb的法式模范模范存储器,4Kb的RAM,使得你能编写更严重年夜的法式模范模范、贮存更多的静态数据、毗连更多的外设,你的机械生命将变得异常有生命力。好比加入三轴加速率传感器、地磁传感器、GPS定位、雨水传感器以致摄像头、无线通讯模块等,重新设计一个稳固和微弱的底盘,你的机械生命便可以在室外自在探索了。

以上芯片外设泉源诠释:在淘宝上购置很容易

底盘:340元的高等履带式1:16电动坦克模子

加速率传感器、地磁传感器:美国AD公司的40元ADXL330加速率传感器

GPS定位:几十元的车载外置GPS天线

最后,我想说,机械人是异常好玩的,只需你有想象力,有毅力,起劲研究现实便可以创作缔造事业。

作者:刘天龙 1986年生 喜欢普遍,喜欢机械人手艺  期待开发种种各样的机械人产物  邮箱:spurtltl@126.com 2010 2 5 注有LTL Robot字样的案例均为作者制造

泉源:机械人天空
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ghl137 揭晓于 2015-9-7 06:56:29
很好
ghl137 揭晓于 2015-9-7 11:16:01
谢谢分享
电子11 揭晓于 2016-6-28 17:10:51
侯森 揭晓于 2018-8-21 10:53:46
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