無線信號(hào)采集機(jī)器人

1、.電氣與電子信息工程學(xué)院2008年電子設(shè)計(jì)大賽論文報(bào)告作品： 無線信號(hào)采集機(jī)器人 制作人：黃智銘劉建偉黃開坤 無線信號(hào)采集機(jī)器人摘要：本課題設(shè)計(jì)制作了一款帶有機(jī)械手臂的機(jī)器人，可采集發(fā)送溫度、濕度信號(hào)。我們通過無線遙控來控制機(jī)器人的運(yùn)行及機(jī)械手的抓放物體。關(guān)鍵字： 無線 信號(hào)采集 機(jī)器人 機(jī)械手臂 溫度、濕度傳感器 無線遙控 AT89S52單片機(jī)總體方案：作品以兩個(gè)直流減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，兩個(gè)直流減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的上升、下降、抓、放，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械手的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其遙控模式可隨時(shí)更換。機(jī)器人上裝有溫度傳感器AT18B20、濕度傳感器HS1101，所采集的信號(hào)

2、通過主控制芯片AT89S52處理后發(fā)出，另一塊AT89S52處理接收到的數(shù)據(jù)使其在LCD上顯示。主系統(tǒng)At89s52單片機(jī)主系統(tǒng)At89s52單片機(jī)無線遙控接收無線遙控發(fā)送電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路溫度、濕度信號(hào)采集電路LCD數(shù)據(jù)顯示遙控鍵盤 圖1信號(hào)采集機(jī)器人基本原理框圖系統(tǒng)原理及理論分析1) 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)智能系統(tǒng)的核心部分，它對(duì)各路傳感信號(hào)的采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)整。主要是組成是：兩片單片機(jī)AT89S52、小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)芯片L293D、LCD顯及各路的傳感器件。2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路因?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式較多，除了要行走，還要操作機(jī)器手運(yùn)動(dòng)，所以要用四個(gè)減速電機(jī)，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電

3、機(jī)的芯片我們采用三片市面易購的L293D，該芯片是利用TTL電平進(jìn)行控制，對(duì)電機(jī)的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作，很方便單片機(jī)的操作，而且芯片的外圍電路簡單，亦能滿足直流減速電機(jī)的要求。電路實(shí)現(xiàn)如圖2所示。 圖6 智能車驅(qū)動(dòng)電路 L293D為單塊集成電路，高電壓，高電流，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載(比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá))，和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。其額定工作電流為1A，最大可達(dá)1.5A，Vss電壓最小6V，最大可達(dá)24V；Vs電壓最大值也是24V，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，Vs電壓應(yīng)該比Vss電壓高，否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。表1是其使能輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)

4、系。 3)濕度采集原理 采集濕度我們用了HS1101傳感器，該芯片可通過濕度的變化改變其電容值，我們通過一個(gè)555芯片做成一個(gè)脈沖原，如圖3所示.因?yàn)?RC，不同濕度下HS1101電容值的變化，其脈沖頻率也發(fā)生改變，我通過單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)后，用特定公式就可換算出對(duì)應(yīng)的濕度。其公式如下：圖3 濕度采集原理4)溫度采集原理 DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，他均有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)。直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（提供9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，溫度測(cè)量范圍-55125，可編程位912位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)到0.0625。 D

5、S18B20的高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度以2字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。DS18B20溫度數(shù)據(jù)表5)無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理機(jī)器人對(duì)采集到的數(shù)據(jù)主要通過Nordic 公司生產(chǎn)的NewMsg_RF905 模塊。NewMsg RF905 單片無線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ 的ISM，頻段由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器一個(gè)帶解調(diào)器的接收器一個(gè)功率。放大器一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成ShockBurst 工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼 和 CRC 可以很容易通過SPI 接口進(jìn)行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為10dBm 時(shí)發(fā)射電流為

6、30mA 接收電流為12.2mA. 進(jìn)入POWERDOWN 模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。 NewMsg RF905 參考數(shù)據(jù)ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。ShockBurstTM 技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動(dòng)處理字頭和 CRC

7、校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和 CRC 校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。ShockBurst TX 發(fā)送流程典型的 RF905 發(fā)送流程分以下幾步： A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過 SPI 接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905，SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定； B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM發(fā)送模式； C. RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： (1) 射頻寄存器自動(dòng)開啟； (2) 數(shù)據(jù)打包(加字頭和 CRC 校驗(yàn)碼)； (3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包； (4) 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；D. AUTO_RETRAN 被置高，RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低； E. 當(dāng) TRX_CE 被置低，RF905 發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。6)顯示部分 顯示我們采用的是應(yīng)用廣泛的LCD1602，它無需外接譯碼芯片，只需一個(gè)驅(qū)動(dòng)顯示程序就可使其正常工作，且連