紅外遙控六足爬蟲機器人設計(單片機).docx

1、六足爬蟲機器人設計設計人：日期：年月日-UL.1刖日2（一）、機器人的大腦2（二）、機器人的眼睛耳朵2（三）、機器人的腿一一彌動器與驟動輪3（四）、機器人的手臂一一機械傳動專制4（五）、機器人的心臟一一電池4-、AT89S51單片機簡介5（一）、AT89S51主要功能列舉如下：5（二）、AT89S51各引腳功能介紹：5二、控制系統(tǒng)電路圖7三、微型伺服馬達原理與控制8（一）、微型伺服馬達內(nèi)部結(jié)構(gòu)8輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在1ms2ms之間，而低電平時間應在5ms到20ms之間，并不很嚴格，下表表示出-個典型的20ms周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達的輸

2、出臂位置的關(guān)犒入正脈沖寬度（周期為20ns）.伺服馬達輸出曾位置，0七-90°.1Omf,-45°.'15ms>ik0°.20ms»/!=45七"290°.（四）選用的伺服馬達我選用的伺服馬達為TowPr。的，型號為SG303。其主要技術(shù)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速：0.23秒/60度。力矩：3.2kgcm。 尺寸：40.4mmX19.8mmX36mm。重量：37.2go 5V電源供電。控制周期脈沖寬度為20mso送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的控制效果。控制正脈沖寬度如下：正脈沖寬度為0.3ms時，伺服馬達反轉(zhuǎn)。 正脈沖寬度

3、為2.5ms時，伺服馬達正轉(zhuǎn)。 正脈沖寬度為1.4ms時，伺服馬達回到中點。四、紅外遙控家中許多的電器產(chǎn)品都有遙控的功能，例如電視機、錄像機、VCD、空調(diào)等家電產(chǎn)品，它們都是以紅外遙控的方式進行遙控。（一）紅外遙控系統(tǒng)通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。（二）遙控發(fā)射器及其編碼遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以F1本NEC的UPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼

4、原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以F1本NEC的UPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以藏蝦f|編碼調(diào)制lLED|>遙控發(fā)射器一|»|光/電放天I一>1解調(diào)|4麗oaa*«»«（at遙控接收器圖1紅外遙控系統(tǒng)框圖下特征：bit“0”采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期

5、為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖2所示。bit4<rJ0.56ms2.25ms1.125ms圖2遙控碼的“0”和“1"上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kllz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD612

6、1G最多額128種不同組合的編碼，如圖3所示。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108mso一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖4為發(fā)射波形圖。國3遙控信號增碼波彤囹圖4遍栓伯M的圓期，性波影f(=IO8msfr-IOKm?.引切q；用戶tn切，i用戶識碼反碼:膜作碼:擇作碼（反碼>引切q；用戶tn切，i用戶識碼反碼:膜作碼:擇作碼（反碼>（三）紅外接收模塊1GND2IbV3DataOJt紅外接收模塊左圖為一常用的紅外接收模塊。其內(nèi)部含有高頻的濾波電路，專門用來濾除紅外線合成信號的載波信號（38K

7、H）,并送出接收到的信號。當紅外線合成信號進入紅外接收模塊，在其輸出端便可以得到原先發(fā)射器發(fā)出的數(shù)字編碼，只要經(jīng)過單片機解碼程序進行解碼，便可以得知按下了哪一個按鍵，而做出相應的控制處理，完成紅外遙控的動作。（四）紅外解碼程序設計紅外解碼程序主要工作為等待紅外線信號出現(xiàn)，并跳過引導信號，開始收集連續(xù)32位的表面數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存的連續(xù)空間。位信號解碼的原則是：以判斷各個位的波寬信號來決定高低信號。位解碼原理如下： 解碼為0：低電平的寬度0.56ms+高電平的寬度0.56ms。 解碼為1：低電平的寬度1.68ms+高電平的寬度0.56ms<>程序中必須設計一精確的0.1ms延時時間作為基

8、礎(chǔ)時間，以計數(shù)實際的波形寬度，若讀值為5表示波形寬度為0.5ms,若讀值為16表示波形寬度為1.6ms,以此類推。高電平的寬度1.12ms為固定，因此可以直接判斷低電平的寬度的計數(shù)值5或時16,來確定編碼為0或是1。程序中可以減法指令SUBB來完成判斷，指令“SUBBA,R2”中若R2為計數(shù)值，A寄存器設為8,就可如下：當“8-R2”有產(chǎn)生借位，借位標志C=l,表示編碼為lo當“8R2”無產(chǎn)生借位，借位標志C=0,表示編碼為0。將借位標志C經(jīng)過右移指令“RRCA”轉(zhuǎn)入A寄存器中，再經(jīng)由R0寄存器間接尋址存入內(nèi)存中。詳細解碼程序請參看“紅外遙控爬蟲機器人ASM程序”中的“紅外解碼子程序”。五、控

9、制程序；紅外遙控爬蟲機器人ASM程序HOMEEQU14BACKEQU3FOREQU25:遙控器按鍵16比較碼CODE_K1EQU19HCODE_K2EQU18HCODE_K3EQUOAHCODE_K4EQU09HCODE_K5EQUOBHCODE_K6EQUI4H;機器人前進比較碼:機器人后退比較碼:機器人左轉(zhuǎn)比較碼:機器人右轉(zhuǎn)比較碼:機器人回到中點比較碼:機器人行走啟動進比較碼:伺服馬達回到中點時間常數(shù):伺服馬達反轉(zhuǎn)時間常數(shù):伺服馬達正轉(zhuǎn)時間常數(shù)1RCOMEQU30HCOMEQU32HIRINEQUP3.2WLEDEQUP3.7SPKEQUP3.4DJZEQUP1.0DJLEQUPl.lDJ

10、REQUP1.2ORG0HJMPBEGIN:程序代碼由地址。開始執(zhí)行:進入主程序;紅外線信號解碼數(shù)據(jù)放置變量起始地址:比較第3字節(jié)變量:紅外線IR信號輸入位引腳定義:發(fā)光二極管引腳定義:壓電喇叭引腳定義:中間伺服馬達引腳定義:左側(cè)伺服馬達引腳定義:右側(cè)伺服馬達引腳定義zLRKJJJPDDDSCALLCALLCALLCALLCALLCALLSETBLOOP:MOVCALLCALLLED_BLBZGO_HOMELED_BLBZQDIRINRO,#IRCOMIRJNOPBEGIN:關(guān)閉中間伺服馬達;關(guān)閉左側(cè)伺服馬達:關(guān)閉右側(cè)伺服馬達:關(guān)閉壓電喇叭;發(fā)光二極管閃爍，表示程序開始執(zhí)行;壓電喇叭發(fā)出嘀的一

11、聲;全部伺服馬達回到中點;發(fā)光二極管閃爍，表示機器人準備完畢;壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲;運行行走啟動子程序，擺好行走姿態(tài):紅外線信號IR輸入位設為高電平，準備接收紅外信號:設置IR解碼起始地址:進行IR解碼:進行解碼比較，并控制機器人動作；繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行DELAY:MOVR6.#50DI:MOVR7,#99DJNZR7.$DJNZR6.D1DJNZR5.DELAYRETLED_BL:MOVR1,#4LEI:CPLWLEDMOVR5,#10CALLDELAYDJNZRl.LElRET；lOms延時子程序:發(fā)光二極管閃爍子程序:發(fā)光二極管反向:進行100ms延時BZ:MOVR6.#0:壓電喇叭發(fā)聲于程序

12、Bl:SETBSPK:壓電喇叭得電，開始發(fā)聲DJNZR6.BIMOVR5.#5CALLDELAY:進行50ms延時CLRSPK；關(guān)閉壓電喇叭RET120:CALLDELDEL:0.1ms延時子程序MOVDELAY1:MOVEl:MOVE2:DJNZDJNZDJNZRETR5,#lR6,#2R7,#22R7,E2R6.E1R5.DELAY1iRJN:紅外解碼子程序II:JNB1RIN.I2:等待紅外IR信號出現(xiàn)JMP1112:MOVR4,#20；發(fā)現(xiàn)紅外1R信號，延時一下DJNZR4J20JBIRINJ1:確認紅外IR信號出現(xiàn)121:JBIRINJ3；等待IR變?yōu)楦唠娖紺ALLDELJMP121

13、13:MOVR3.#0:8位數(shù)清0LL:JNBCALLJMPIRIN.I4DELLL；等待IR變?yōu)榈碗娖?4:JBIRIN.I5:等待IR變?yōu)楦唠娖紺ALLDELJMP1415:MOVR2,#0；0.1ms計數(shù)L1:CALLDELJBIRIN,N1;等待IR變?yōu)楦唠娖組OVA,#8；設置減數(shù)為8CLRC;清除借位標志CSUBBA,R2:判斷高低位MOVA.R0:取出內(nèi)存中原先數(shù)據(jù)RRCA:右移指令，將借位標志C右移進入A寄存器中MOVR0.A:將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存中INCR3:處理完成一位，R3+1（R3計數(shù)）CJNER3.#8.LL;循環(huán)處理8位MOVR3.#0:R3清。INCRO;處理完成1個字

14、節(jié)，R0+1（R0計數(shù)）CJNER0,#34H,LL;循環(huán)收集到4個字節(jié)JMPOK;至完成返回N1:INCR2；R2+1（R2計數(shù)）CJNER2,#30,LI:0.1ms計數(shù)過長，時間到自動離開OK:RET;完成返回OP:執(zhí)行解碼動作子程序MOVA,COMCJNEA,#CODE_K5.A1:對解碼進行比較，看是否是回到中點指令，否就轉(zhuǎn)至下項比較CALLLED.BL:發(fā)光二極管閃爍CALLBZ:壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲CALLGO_HOME;執(zhí)行回到中點CALLLED_BL:發(fā)光二極管閃爍CALLBZ:壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲RETAl:MOVA.COMCJNEA.#CODE_KI,A2CALLBZ:對

15、解碼進行比較，看是否是前進指令，否就轉(zhuǎn)至下一項比較:壓電喇叭發(fā)出嘀的-聲;執(zhí)行前進CALLGO_FORRETA2:MOVA,COMCJNEA,#CODE_K2,A3:對解碼進行比較，看是否是后退指令，否就轉(zhuǎn)至下一項比較CALLBZ:壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲CALLGO_BACKRETA3:;LMOVA.COM:執(zhí)行后退CJNEA.#CODE_K3,A4:對解碼進行比較，看是否是左轉(zhuǎn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項比較CALLBZ;壓電喇叭發(fā)出嘀的-聲CALLGO_LRETA4:;RMOVA.COM;執(zhí)行左轉(zhuǎn)CJNEA,#CODE_K4,A5:對解碼進行比較，看是否是右轉(zhuǎn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項比較CALLBZ:壓

16、電喇叭發(fā)出嘀的一聲CALLGO_RRETA5:MOVA,COM;執(zhí)行右轉(zhuǎn)CJNEA,#CODE_K6,A6:對解碼進行比較，看是否是行走啟動指令，否就轉(zhuǎn)至下一項CALLLED_BL:發(fā)光二極管閃爍CALLBZ;壓電喇叭發(fā)出嘀的聲CALLQD:執(zhí)行行走啟動CALLLED_BL;發(fā)光二極管閃爍CALLBZRETA6:壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲RET;返回HOME1:SETBDJZSETBDJLSETBDJRMOVR4,#HOMEGl:CALLDELDJNZR4,GiCLRDJZCLRDJLCLRDJRMOVR4.#(200-HOME)G2:CALLDELDJNZR4.G2RET:各伺服電機回中點控制子程

17、序GO_HOME:MOVR3,#I5Hl:CALLHOMEDJNZR3,HIRET:機器人回中點子程序DJZ_FOR:SETBDJZMOVR4,#FORFZ1:CALLDELDJNZR4.FZ1CLRDJZMOVR4.#(200-FOR)FZ2:CALLDELDJNZR4.FZ2:中間電機正轉(zhuǎn)子程序RETDJL_FOR:SETBDJLMOVR4.#FORFL1:CALLDELDJNZR4,FL1CLRDJLMOVR4,#(200-FOR)FL2:CALLDELDJNZR4,FL2RET:左側(cè)電機正轉(zhuǎn)子程序DJR_FOR:SETBDJRMOVR4.#FORFR1:CALLDELDJNZR4.FR

18、ICLRDJRMOVR4,#(200-FOR)FR2:CALLDEL:右側(cè)電機正轉(zhuǎn)子程序DJNZR4,FR2RETDJZ.BACK:SETBDJZMOVR4,#BACKDJZBA1:CALLDELDJNZR4,DJZBAICLRDJZMOVR4,#(200-BACK)DJZB2:CALLDELDJNZR4.DJZB2RET:中間電機反轉(zhuǎn)子程序DJL_BACK:SETBDJLMOVR4.#BACKDJLBA1:CALLDELDJNZR4.DJLBA1CLRDJLMOVR4,#(200-BACK)DJLB2:CALLDELDJNZR4,DJLB2RET;左側(cè)電機反轉(zhuǎn)子程序DJRBAI:MOVR4,

19、#BACKCALLDELDJRB2:DJNZR4.DJRBA1CLRDJRMOVR4.#(200-BACK)CALLDELDJNZR4.DJRB2RETGO.FOR:Fl:MOVR3,#5；機器人向前行走子程序CALLDJZ.FORF2:DJNZR3,F1MOVR3,#10CALLDJR_BACKF3:DJNZR3,F2MOVR3,#10CALLDJL.BACKF4:DJNZR3,F3MOVR3.#5CALLDJZ.BACKDJNZR3.F4DJR_BACK:SETBDJR:右側(cè)電機反轉(zhuǎn)子程序MOVR3.#IOF5:CALLDJL.FORDJNZR3.F5MOVR3.#!0F6:CALLDJR

20、_FORDJNZR3,F6RETGO-BACK:MOVR3,#10:機器人向后行走子程序BAI:CALLDJL_BACKDJNZR3,BA1MOVR3,#IOBA2:CALLDJR_BACKDJNZR3.BA2MOVR3,#5BA4:CALLDJZ_FORDJNZR3.BA4MOVR3.#IOBA5:CALLDJR_FORDJNZR3.BA5MOVR3,#10BA6:CALLDJL.FORDJNZR3.BA6MOVR3,#5BA7:CALLDJZ_BACKDJNZR3.BA7RETGO_L:GLI:MOVR3.#10:機器人左轉(zhuǎn)行走了程序CALLDJL_BACKDJNZR3.GLIMOVR3,

21、#5GL2:CALLDJZ_FORDJNZR3.GL2MOVR3,#10GL3:CALLDJR.BACKDJNZR3.GL3MOVR3,#10GL7:CALLDJL.FORDJNZR3,GL7MOVR3.#5GL4:CALLDJZ_BACKDJNZR3.GL4MOVR3.#IOGL5:CALLDJR_FORDJNZR3.GL5RETGO_R:GR1:MOVR3,#10；機器人右轉(zhuǎn)行走子程序CALLDJR_BACKDJNZR3.GR1MOVR3,#5GR2:CALLDJZ_FORDJNZR3,GR2MOVR3,#IOGR3:CALLDJL_BACKDJNZR3.GR3MOVR3.#IOGR4:C

22、ALLDJR_FORDJNZR3.GR4MOVR3.#5GR5:CALLDJZ_BACKDJNZR3.GR5MOVR3.#IOGR6:CALLDJL.FORDJNZR3.GR6RETQD:MOVR3,#5:機器人行走啟動子程序Q1：CALLDJZ_BACKDJNZR3,Q1MOVR3,#5Q2：CALLDJR_FORDJNZR3.Q2MOVR3,#5Q3：CALLDJL.FORDJNZR3.Q3RETEND六、六足爬蟲機器人結(jié)構(gòu)設計圖紅外遙控六足爬蟲機器人七、制作完成后照片（二）、微行伺服馬達的工作原理8（三）、伺服馬達的控制9（四）、選用的伺服馬達9四、紅外遙控II（一）、紅外遙控系統(tǒng)11（

23、二）、遙控發(fā)射器及發(fā)編碼II（三）、紅外接收模塊11（四）、紅外解碼程序設計11五、控制程序12六、六足爬蟲機器人結(jié)構(gòu)設計圖18今年年初，學校為參加中央電視臺舉辦的第三屆全國大學生機器人電視大賽，組建了機器人制作小組。我積極參加，有幸成為了其中的一員。因為我們以前沒有參加過類似的比賽，也沒有制作機器人的經(jīng)驗。可以說我們什么都是從零開始，邊學習邊制作。通過這半年多的制作過程，我從中學到了很多書本上學不到的東西，也得到了很好的學習與鍛煉的機會。最初，我們組建了機器人制作實驗室。到五金機電市場購買了必要的工具和一些制作材料。然后開始制作實驗機器人的身體一一框架。實驗機器人的框架我們是使用輕型萬能角鋼

24、制作的，這種角鋼的兩側(cè)都有間隔均勻的孔槽，可以很方便的用螺檢進行連接。用不同長度的角鋼組合后，就可以得到不同大小的立方體和長方體及多邊形。機器人身體的框架就搭建好了。在它的上面將裝上：機器人的大腦一一可編程控制器、機器人的眼睛耳朵一一傳感器、機器人的腿一一驅(qū)動輪、機器人的手臂一一機械傳動專制、機器人的心臟一-電池之所以使用輕型萬能角鋼，主要是因為是在制作試驗機型，而輕型萬能角鋼安裝拆卸方便和便于修改長度，調(diào)整設計。實驗機器人定型后，就照其尺寸用不銹鋼方管焊接制作機器人的身體。再在上面進行打孔等工作，后就可以將機器人的其它部分安裝上去。這樣一個機器人就制作好了。下面我介紹一下機器人的基本組成部分

25、：（-）機器人的大腦它可以有很多叫法，可以叫做：可編程控制器、微控制器，微處理器，處理器或者計算器等，不過這都不要緊，通常微處理器是指一塊芯片，而其它的是一整套控制器，包括微處理器和一些別的元件。任何一個機器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就稱不上機器人了。在選擇微控制器的時候，主要要考慮：處理器的速度，要實現(xiàn)的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口類型和數(shù)量，編程語言以及功耗等。其主要類型有：單片機、PLC、工控機、PC機等。單有這些硬件是不夠的，機器人的大腦還無法運行。只有在程序的控制下，它才能按我們的要求去工作?？梢哉f程序就是機器人的靈魂了。而程序是由編程語言所編寫的。編程語言是一個控制器

26、能夠接受的語言類型，一般有C語言，匯編語言或者basic語言等，這些通常能被高級一點的控制器直接執(zhí)行，因為在高級控制器里面內(nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級語言翻譯成機器碼。微處理器將執(zhí)行這些機器碼，并對機器人進行控制。（二）機器人的眼睛耳朵傳感器，是機器人的感覺器官，是機器人和現(xiàn)實世界之間的紐帶，使機器人能感知周圍的環(huán)境情況。其主要有：光電傳感器、紅外傳感器、力傳感器、超聲波傳感器、位置和姿態(tài)傳感器等等。下面我將就幾種常用傳感器進行介紹：1、光電傳感器：光電傳感器的原理是光電效應。其主要用途是顏色識別（機器人就可以沿著地上的線條行進了）和光電編碼等。2、紅外傳感器：紅外傳感器是用來測量距離和感知

27、周圍情況的。因為發(fā)射出去的紅外信號在一定距離內(nèi)遇到物體就會反射回來。通過發(fā)送紅外線信號，并接收反射回來的信號，機器人就可以感知前方或身體周圍的情況，做出相應的調(diào)整（如：倒退或繞行等）。3、力傳感器：力傳感器是用來檢測碰撞或者接觸信號的，比如機械手的應用，當你放一個東西到機械手的時候，機械手自動抓住它，它就需要力傳感器檢測東西抓的緊不緊。典型的力傳感器是微動開關(guān)和壓敏傳感器。微動開關(guān)其實就是一個小開關(guān)，通過調(diào)節(jié)開關(guān)上的杠桿長短，能夠調(diào)節(jié)觸動開關(guān)的力的大小。用來做碰撞檢測這是最好不過了。但是這種傳感器必須事先確定好力的閥值，也就是說只能實現(xiàn)硬件控制（開還控制）。而壓敏傳感器是能根據(jù)受力大小，自動調(diào)

28、節(jié)輸出電壓或者電流，從而可以實現(xiàn)軟件控制（閉環(huán)控制）。4、超聲波傳感器：超聲波傳感器是從蝙蝠那里學來的，通過把發(fā)射出的信號與接收到的信號進行對比，就可以測定周圍是否有障礙物，及障礙物的距離，也屬于距離探測傳感器，能提供交遠的探測范圍，而且還能提供在一個范圍內(nèi)的探測而不是一條線的探測。5、位置和姿態(tài)傳感器：機器人在移動或者動作的時候必須時時刻刻知道自己的姿態(tài)動作，否則就會產(chǎn)生控制中的一個開環(huán)問題，沒有反饋，無法獲知運動是否正確。位置傳感器和姿態(tài)傳感器就是用來解決這個問題的。常用的有光電編碼器，由于機器人的執(zhí)行機構(gòu)一般是電機驅(qū)動，通過計算電機轉(zhuǎn)的圈數(shù)，可以得出電機帶動部件的大致位置，編碼器就是這樣

29、一種傳感器，它一般和電機軸或者轉(zhuǎn)動部件直接連接，電機或者轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)了多少圈或者伯度能夠通過編碼器讀出，控制軟件再根據(jù)讀出數(shù)據(jù)進行位置估計計算。還有一種是陀螺儀，這是利用陀螺原理制作的傳感器，主要可以測得移動機器人的移動加速度，轉(zhuǎn)過的角度等信息。（三）機器人的腿一一驅(qū)動器與驅(qū)動輪驗動器就是馳動機器人的動的部件。最常用的是電機了。當然還有液壓，氣動等別的驅(qū)動方式。一個機器人最主要的控制量就是控制機器人的移動，無論是自身的移動還是手臂等關(guān)節(jié)的移動，所以機器人驅(qū)動器中最根本和本質(zhì)的問題就是控制電機，控制電機轉(zhuǎn)的圈數(shù)，就可以控制機器人移動的距離和方向，機械手臂的彎曲的程度或者移動的距離等。所以，第一個要

30、解決的問題就是如何讓電機能根據(jù)自己的意圖轉(zhuǎn)動。一般來說，有專門的控制卡和控制芯片來進行控制的。有了這些控制卡和芯片，我們所要做的就是把微控制器和這些連接起來，然后就可以用程序來控制電機了。第二個問題是控制電機的速度，在機器人上的實際表現(xiàn)就是機器人或者手臂的實際運動速度了，機器人走的快慢全靠電機的轉(zhuǎn)速，這樣，我們就要求控制卡對電機有速度控制。電機目前常用的有兩種，步進電機和直流電機。下面我將就這兩種電機進行介紹：1、直流電機：這是最最普通的電機了。直流電機最大的問題是你沒法精確控制電機轉(zhuǎn)的圈數(shù)，也就前面所說的位置控制。你必須加上一個編碼盤，來進行反饋，來獲得實際轉(zhuǎn)的圈數(shù)。但是直流電機的速度控制相

31、對就比較簡單，用一種叫PWM（脈寬調(diào)速）的調(diào)速方法可以很輕松的調(diào)節(jié)電機速度?，F(xiàn)在也有很多控制芯片帶調(diào)速功能的。選購時要考慮的參數(shù)是電機的輸出力矩，電機的功率，電機的最高轉(zhuǎn)速。2、步進電機：看名字就知道了，它是一步一步前進的。也就是說，它可以一個角度一個角度旋轉(zhuǎn)，不象直流電機，你可以很輕松的調(diào)節(jié)步進電機的轉(zhuǎn)角位置，如果你發(fā)一個轉(zhuǎn)10圈的指令，步進電機就不會轉(zhuǎn)11圈，但是如果是直流電機，由于慣性作用，它可能轉(zhuǎn)11圈半。步進電機的調(diào)速是通過控制電機的頻率來獲得的。一般控制信號頻率越高，電機轉(zhuǎn)的越快，頻率越低，轉(zhuǎn)的越慢。選購時要考慮的參數(shù)是電機的輸出力矩，電機的功率，每個脈沖電機的最小轉(zhuǎn)角。還有就是關(guān)

32、于輸出的動力，要說明一下：一般情況下，電機都沒法直接帶動輪子或者手臂，因為速度過高力矩不夠大，所以我們需要加上一個減速箱來增加電機的輸出力矩，但是代價是電機速度的減小，比如一個1：250的齒輪箱，會讓你電機的輸出力矩增大250倍，但是速度只有原來的1/250了。首先計算出機器人所需要的速度與力矩大小，然后根據(jù)速度與力矩去選擇電機與減速器。（四）機器人的手臂一一機械傳動專制機械傳動專制就是，由電機驅(qū)動的一些桿件和機構(gòu)（如：凸輪機構(gòu)、螺桿機構(gòu)等），用以實現(xiàn)機械手臂的上升、下降、伸縮、彎曲等動作。通常運用的機構(gòu)有四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、螺桿機構(gòu)、搖臂等。（五）機器人的心臟一電池電池為機器人的控制系統(tǒng)與驅(qū)

33、動系統(tǒng)提供能源供應。主要有：電瓶及可充電電池、電池。前面介紹了機器人的一些基本知識，但這是遠遠不夠的。機器人學科，是在多學科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合性技術(shù)。機器人技術(shù)涉及機械、電子、計算機、語言學和人工智能等許多學科?，F(xiàn)在機器人己經(jīng)應用在人類社會生活的各個領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的影響。我利用暑假的時間設計了一個六足爬蟲機器人，用日立（HITACHI）的錄像機遙控器來對它進行控制?；驹硎牵哼b控器發(fā)出紅外學號，機器人通過紅外接收器接收倒紅外信號后，對信號進行解碼，并以存儲的代碼進行比較，確定指令的含義，后可以實現(xiàn)前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及發(fā)聲等功能?？刂葡到y(tǒng)我使用的是AT89S51單片機，編程語言使

34、用的是匯編語言，動力系統(tǒng)使用的是微型伺服馬達，能源系統(tǒng)使用的是9V電池。下面我將就具體設計進行介紹。一、AT89S51單片機簡介AT89S51為ATMEL所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的8051相容單芯片，其內(nèi)部程序代碼容量為4KB（一）AT89S51主要功能列舉如下：1、為一般控制應用的8位單芯片2、晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）3、內(nèi)部程式存儲器（ROM）為4KB4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為128B5、外部程序存儲器可擴充至64KB6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至64KB7、32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做I/O的控制8、5個中斷向量源9、2組獨立的16位定時器10、1

35、個全多工串行通信端口11、8751及8752單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能(T2)P1.0匚VCC140(T2EX)P1.1239PO.O(ADO)P1.2C338P0.1(AD1)P1.3C437P0.2(AD2)P1.4匚536P0.3(AD3)P1.5匚635P0.4(AD4)P1.6匚734P0.5(AD5)P1.7匚33PO.G(ADG)RST匚932P0.7(AD7)RXD)P3.0匚1031EA.VPP(TXD)P3.1匚1130ALE/PROG(INTO)P3.2匚1229PSEN(INT1)P3.3匚1328P2.7(A15)(TO)P3.4匚1427P2.6(A14)(T1)P3

36、.5匚1526P2.5(A13)(WR)P3.6匚1625P2.4(A12)(RD)P3.7匚1724P2.3(A11)XTAL2匚1823P2.2(A10)XTAL1匚1922P2.1(A9)GND匚2021P2.0(A8i(T2)P1.0匚VCC140(T2EX)P1.1239PO.O(ADO)P1.2C338P0.1(AD1)P1.3C437P0.2(AD2)P1.4匚536P0.3(AD3)P1.5匚635P0.4(AD4)P1.6匚734P0.5(AD5)P1.7匚33PO.G(ADG)RST匚932P0.7(AD7)RXD)P3.0匚1031EA.VPP(TXD)P3.1匚1130

37、ALE/PROG(INTO)P3.2匚1229PSEN(INT1)P3.3匚1328P2.7(A15)(TO)P3.4匚1427P2.6(A14)(T1)P3.5匚1526P2.5(A13)(WR)P3.6匚1625P2.4(A12)(RD)P3.7匚1724P2.3(A11)XTAL2匚1823P2.2(A10)XTAL1匚1922P2.1(A9)GND匚2021P2.0(A8iAT89S5112、單芯片提供位邏輯運算指令（二）、AT89S51各引腳功能介紹：VCC：AT89S51電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反

38、相放大器輸出端，一般在設計上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間,AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：”EA”為英文"ExternalAccess'"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接

39、低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"AddressLatchEnable11的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373）,將端口0的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為AT89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時AL

40、E引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6,因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為"ProgramStoreEnable*1的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0）,會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM,使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORTO（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（OpenDrain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此類推。其他三個I/O端口（Pl、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址