六足爬蟲機(jī)器人設(shè)計(jì)說明

1、六足爬蟲機(jī)器人設(shè)計(jì)前言 3（1） 、機(jī)器人的大腦 3（2） 、機(jī)器人的眼睛耳朵 4（3） 、機(jī)器人的腿驅(qū)動器與驅(qū)動輪 4（4） 、機(jī)器人的手臂機(jī)械傳動專制 5（5） 、機(jī)器人的心臟電池 5一、 AT89S51 單片機(jī)簡介 6（1） 、 AT89S51 主要功能列舉如下： 6（2） 、 AT89S51 各引腳功能介紹： 6二、控制系統(tǒng)電路圖 9三、微型伺服馬達(dá)原理與控制 10（1） 、微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10（2） 、微行伺服馬達(dá)的工作原理 10（3） 、伺服馬達(dá)的控制 11（4） 、選用的伺服馬達(dá) 11四、紅外遙控 12（1） 、紅外遙控系統(tǒng) 12（2） 、遙控發(fā)射器及其編碼 12（3） 、

2、紅外接收模塊 13（4） 、紅外解碼程序設(shè)計(jì) 13五、控制程序 14六、六足爬蟲機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 21刖百今年年初，學(xué)校為參加中央電視臺舉辦的第三屆全國大學(xué)生機(jī)器人電視大賽，組建了機(jī)器人制作小組。我積極參加，有幸成為了其中的一員。因?yàn)槲覀円郧皼]有參加過類似的比賽， 也沒有制作機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)。 可以說我們什么都是從零開始， 邊學(xué)習(xí)邊制作。 通過這半年多的制作過程， 我從中學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，也得到了很好的學(xué)習(xí)與鍛煉的機(jī)會。最初， 我們組建了機(jī)器人制作實(shí)驗(yàn)室。 到五金機(jī)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(shí)驗(yàn)機(jī)器人的身體框架。實(shí)驗(yàn)機(jī)器人的框架我們是使用輕型萬能角鋼制作的， 這

3、種角鋼的兩側(cè)都有間隔均勻的孔槽， 可以很方便的用螺栓進(jìn)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(jī)器人身體的框架就搭建好了。 在它的上面將裝上： 機(jī)器人的大腦可編程控制器、 機(jī)器人的眼睛耳朵傳感器、 機(jī)器人的腿驅(qū)動輪、 機(jī)器人的手臂機(jī)械傳動專制、 機(jī)器人的心臟電池之所以使用輕型萬能角鋼，主要是因?yàn)槭窃谥谱髟囼?yàn)機(jī)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(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)機(jī)器人定型后， 就照其尺寸用不銹鋼方管焊接制作機(jī)器人的身體。 再在上面進(jìn)行打孔等工作， 后就可以將機(jī)器人的其它部分安裝上去。 這樣一個機(jī)器人 就制作好了。下面我介紹一下機(jī)器人的基本組成部

4、分： （一） 、機(jī)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(jì)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(jī)器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就稱不上機(jī)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(shí)現(xiàn)的功能，ROMF口 RAM勺大小，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(jī)、PLG工控機(jī)、PCM等。單有這些硬件是不夠的，機(jī)器人的大腦還無法運(yùn)行。只有在程序的控制下，它才能按我們的要求去工作。 可以說程序就是機(jī)器人的靈魂了。 而程序是由編程 語言所編

5、寫的。編程語言是一個控制器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(diǎn)的控制器直接執(zhí)行，因?yàn)樵诟呒壙刂破骼锩鎯?nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級語言翻譯成機(jī)器碼。 微處理器將執(zhí)行這些機(jī) 器碼，并對機(jī)器人進(jìn)行控制。、機(jī)器人的眼睛耳朵傳感器， 是機(jī)器人的感覺器官， 是機(jī)器人和現(xiàn)實(shí)世界之間的紐帶， 使機(jī)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(jìn)行介紹：1、 光電傳感器： 光電傳感器的原理是光電效應(yīng)。 其主要用途是顏色識別 （機(jī) 器人就可以沿著地上的線條行進(jìn)了）和光電

6、編碼等。2、紅外傳感器：紅外傳感器是用來測量距離和感知周圍情況的。因?yàn)榘l(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(jī)器人就可以感知前方或身體周圍的情況， 做出相應(yīng)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(jī)械手的應(yīng)用， 當(dāng)你放一個東西到機(jī)械手的時候， 機(jī)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(shí)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

7、的閥值， 也就是說只能實(shí)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)節(jié)輸出電壓或者電流，從而可以實(shí)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(xué)來的，通過把發(fā)射出的信號與接收到的信號進(jìn)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(yuǎn)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(jī)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(yùn)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

8、于機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是電機(jī)驅(qū)動， 通過計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)的圈數(shù)， 可以得出電機(jī)帶動部件的大致位置， 編碼器就是這樣一種傳感器， 它一般和電機(jī)軸或者轉(zhuǎn)動部件直接連接， 電機(jī)或者轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)了多少圈或者角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(jìn)行位置估計(jì)計(jì)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(jī)器人的移動加速度， 轉(zhuǎn)過的角度等信息。（3） 、機(jī)器人的腿驅(qū)動器與驅(qū)動輪驅(qū)動器就是驅(qū)動機(jī)器人的動的部件。 最常用的是電機(jī)了。 當(dāng)然還有液壓， 氣動等別的驅(qū)動方式。 一個機(jī)器人最主要的控制量就是控制機(jī)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(jī)器人驅(qū)動器中最

9、根本和本質(zhì)的問題就是控制電機(jī)， 控制電機(jī)轉(zhuǎn)的圈數(shù)， 就可以控制機(jī)器人移動的距離和方向， 機(jī)械手臂的彎曲的程度或者移動的距離等。 所以， 第一個要解決的問題就是如何讓電機(jī)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(jìn)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(jī)了。 第二個問題是控制電機(jī)的速度， 在機(jī)器人上的實(shí)際表現(xiàn)就是機(jī)器人或者手臂的實(shí)際運(yùn)動速度了， 機(jī)器人走的快慢全靠電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 這樣， 我們就要求控制卡對電機(jī)有速度控制。 電機(jī)目前常用的有兩種， 步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。下面我將就這兩種電機(jī)進(jìn)行介紹：1、直流電機(jī)：這是最最普

10、通的電機(jī)了。直流電機(jī)最大的問題是你沒法精確控制電機(jī)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(jìn)行反饋， 來獲得實(shí)際轉(zhuǎn)的圈數(shù)。 但是直流電機(jī)的速度控制相對就比較簡單， 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(jī)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(jī)的輸出力矩， 電機(jī)的功率， 電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。2 、步進(jìn)電機(jī)：看名字就知道了，它是一步一步前進(jìn)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(jī)， 你可以很輕松的調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角位置， 如果你發(fā)一個轉(zhuǎn)10 圈的指令， 步進(jìn)電機(jī)就不會轉(zhuǎn) 11 圈， 但是如果是直流電機(jī)，由于慣性作用，它可

11、能轉(zhuǎn)11 圈半。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速是通過控制電機(jī)的頻率來獲得的。一般控制信號頻率越高，電機(jī)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(jī)的輸出力矩，電機(jī)的功率，每個脈沖電機(jī)的最小轉(zhuǎn)角。還有就是關(guān)于輸出的動力， 要說明一下： 一般情況下， 電機(jī)都沒法直接帶動輪子或者手臂， 因?yàn)樗俣冗^高力矩不夠大， 所以我們需要加上一個減速箱來增加電機(jī)的輸出力矩，但是代價是電機(jī)速度的減小，比如一個1： 250 的齒輪箱，會讓你電機(jī)的輸出力矩增大250 倍， 但是速度只有原來的 1/250 了。 首先計(jì)算出機(jī)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(jī)與減速器。（4） 、機(jī)器人的手臂機(jī)械傳動專制機(jī)械

12、傳動專制就是，由電機(jī)驅(qū)動的一些桿件和機(jī)構(gòu)（如：凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)等），用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的上升、下降、伸縮、彎曲等動作。通常運(yùn)用的機(jī)構(gòu)有四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)、搖臂等。（5） 、機(jī)器人的心臟電池電池為機(jī)器人的控制系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)提供能源供應(yīng)。 主要有： 電瓶及可充電電池、電池。前面介紹了機(jī)器人的一些基本知識， 但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 機(jī)器人學(xué)科， 是在多學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合性技術(shù)。機(jī)器人技術(shù)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、語言學(xué)和人工智能等許多學(xué)科?，F(xiàn)在機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)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(shè)計(jì)了一個六足爬蟲機(jī)器人，用日立（ HITACHI的錄像機(jī)遙控器來對

13、它進(jìn)行控制。 基本原理是： 遙控器發(fā)出紅外學(xué)號， 機(jī)器人通過紅外接收器接收倒紅外信號后， 對信號進(jìn)行解碼， 并以存儲的代碼進(jìn)行比較， 確定指令的含義，后可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、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(jī)，編程語言使用的是匯編語言，動力系統(tǒng)使用的是微型伺服馬達(dá)，能源系統(tǒng)使用的是9V電池。下面我將就具體設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。一i、AT89S51單片機(jī)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(yīng)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12MH0

14、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(kuò)充至64KB6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至64KB7、32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制8、5個中斷向量源9、2組獨(dú)立的16位定時器10、1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12、單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令(T2) P1Q 匚口 VCC140(T2EX)P1.1 匚239 PO.OiADOP1.2E33&P0.1 (AD1P13匚437 P0.2 (AD2)P1H匚536 P0.3 (AD3)P15E635 P0.4 (A04)P1.6 匚734

15、 P0.5 (ADS)F17匚833 PO.e (AD6)RSTC932 P0.7 CAD7)(RXDi P3.0匚1031 EAVPP_(TXD) pad 匚1130 ALB PROG(INTO) P3.2 匚1229 PSENUNT1)P43 匚1328口 P2.7 (A1£)(TO) P3.4 匚1427口 F261Al中(TDRMIZ1526 P2.SCA13)(WRj P3.6 匚162S p24 ml-RD F&7 匚1724 P2.3(A11)XTAL2C1923口 P2.2iA10iXTAL1 匚1922 P2.1 (A9)GND匚2021 P2.D(A8)（

16、二）、AT89S51各弓I腳功能介紹:AT89S51VCCAT89S51電源正端輸入，接+5V。 VSS電源地端。XTAL，單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入 端。XTAL2系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一 般在設(shè)計(jì)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(jī)。RESETAT89S51的重置引腳，高電平動作，當(dāng)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(jī)器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容 均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地

17、址 0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序o EA/Vpp："EA"為英文"External Access"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(dāng)此引腳接低電平后， 系統(tǒng)會取用外部的程序代碼 （存于外部 EPROMP）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠?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。止匕外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROIW,可以利用此引腳來輸入21V 的燒錄高壓（Vpp） 。ALE/PRO：GALE 是英文 "Address

18、 Latch Enable" 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(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S51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ALE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(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為 "Program Store Enable" 的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0） ，會送出

19、此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接至|J EPROM6 OE腳。AT89S51可以禾I用PSENR RD弓I腳分另啟用 存在外部的RAMt 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。PORT0（P0.0 P0.7）:端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain ）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（ P1、 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(dāng)做I/O用時可以推動8個LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)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）

20、，P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設(shè) 計(jì)者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為 A0A7,再配合端口 2所送出的A8A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空 間。PORT2（P2.0 P2.7）:端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負(fù)載， 若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時， 此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在 AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù) 存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15,這個時候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了。PORT

21、1（P1.0P1.7）:端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動4個 LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052或是 8032的話， P1.0 又當(dāng)做定時器2 的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（P3.0 P3.7）:端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動4 個TTL 負(fù)載， 同時還多工具有其他的額外特殊功能， 包括串行通信、 外部中斷控制、計(jì)時計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：P3.

22、0: RXD串行通信輸入。P3.1 : TXD串行通信輸出。P3.2: INT0,外部中斷0輸入。P3.3: INT1,外部中斷1輸入。P3.4: T0,計(jì)時計(jì)數(shù)器0輸入。P3.5: T1,計(jì)時計(jì)數(shù)器1輸入。P3.6: WR外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7: RD外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。、控制系統(tǒng)電路圖"h典好e(£-I2V) 電器780JgB由Q3亞ell£1，:叫了MA22 出151+1J12H2-'l|3+立野康氣霖1 23 .5 f781£融 1觀金POJ)P13P01Pls+PONH1利3Pl.£P0.+Pl .7P)JR

23、M 同 7JUHh 辭&EMVp面、P31KLHO5&畫迅PSJ 面T、P33Z0» %K711 KJP2.i版 P5.(P2JED- KJK.+於3K2P12出Pll繇口G-JTD IM”+0239+38537一一tJj：g科d103$C0H12算311113 口30 TTF£髓1Jli4H2£2JW15料231?22n0阿騰陽CU1T8COtlli1rI，控制系統(tǒng)電路圖三、微型伺服馬達(dá)原理與控制（一）、微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)一個微型伺服馬達(dá)內(nèi)部包括了一個小型直流馬達(dá)；一組變速齒輪組；一個反 饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達(dá)

24、提供了原始動力， 帶動變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服 馬達(dá)的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。小型直流馬達(dá)變速齒輪組可調(diào)電位器電子控制板微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（二）、微行伺服馬達(dá)的工作原理一個微型伺服馬達(dá)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示:比例電.至微行伺服馬達(dá)工作原理圖減速齒輪組由馬達(dá)驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位 置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動， 使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖

25、趨于為 0,從而達(dá)到使伺服馬達(dá) 精確定位的目的。（三）、伺服馬達(dá)的控制標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達(dá)及控制線路所需的能源，電壓通常介于4尸6V之間,該電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因?yàn)樗欧R達(dá)會產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達(dá)在重負(fù)載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統(tǒng)的電源供應(yīng)的比例必須 合理。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 1ms- 2ms之間，而低電平時間應(yīng)在5ms到20ms之間，并不很嚴(yán)格，下表表示出 一個典型的20ms周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達(dá)的輸出臂位置的關(guān)（四）、選用的伺服馬達(dá)

26、我選用的伺服馬達(dá)為TowPro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：3.2kg - crnt尺寸：40.4mnm< 19.8mm< 36mm重量：37.2g o5V電源供電?？刂浦芷诿}沖寬度為20ms送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的 控制效果?？刂普}沖寬度如下：正脈沖寬度為0.3ms時，伺服馬達(dá)反轉(zhuǎn)。正脈沖寬度為2.5ms時，伺服馬達(dá)正轉(zhuǎn)。正脈沖寬度為1.4ms時，伺服馬達(dá)回到中點(diǎn)。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(jī)、錄像機(jī)、VCD空調(diào)等家電產(chǎn)品，它們都是以紅外遙控的方式進(jìn)行遙控。（一） 、 紅外遙控系統(tǒng)通用紅外遙

27、控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編 / 解碼專用集成電路芯片來進(jìn)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。、 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(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本NEC勺u(yù)PD6121G&成發(fā)射電路為例說明編碼原理。 當(dāng)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。這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的用行碼，以脈寬為 0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms 的組合表示二進(jìn)制的“ 0”

28、 ；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms 的組合表示二進(jìn)制的“1”，其波形如圖2 所示。上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率， 達(dá)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(jìn)制碼組， 其中前 16 位為用戶識別碼， 能區(qū)別不同的電器設(shè)備， 防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。 該芯片的用戶識別碼固定為十六進(jìn)制01H;后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G: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(jìn)制碼，周期約為

29、108ms 一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進(jìn)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。叫號的 j FL, j.戶/我” I斗力：產(chǎn)"嗎； 坤作產(chǎn)£及學(xué) I卜箱小k gk*4k 祠匹加卜永：3卜4/5廉周沖中邪帆網(wǎng)心扃"畏|口市;圉3遙控信號痛碼波然圖*竺蝴.冉、圖4遺疑伯目的陶斯恃波影（三）、紅外接收模塊1GND 2 I ;3一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（38KH,并送出接收到的信 號。當(dāng)紅外線合成信號進(jìn)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)

30、出的數(shù)字編碼，只要經(jīng) 過單片機(jī)解碼程序進(jìn)行解碼，便可 以得知按下了哪一個按鍵，而做出 相應(yīng)的控制處理，完成紅外遙控的 動作。紅外接收模塊（四）、紅外解碼程序設(shè)計(jì)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(dǎo)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+高電平白寬度0.56ms。解碼為1:低電平的寬度1.68ms+高電平白寬度0.56ms。程序中必須設(shè)計(jì)一精確的0.1ms延時時間作為基礎(chǔ)時間，以計(jì)數(shù)實(shí)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

31、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(jì) 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SUB陳完成判斷， 指令"SUBB A, R2'中若R2為計(jì)數(shù)值，A寄存器設(shè)為8,就可如下：當(dāng)“8R2'有產(chǎn)生借位，借位標(biāo)志 C=1,表示編碼為1。當(dāng)“8R2'無產(chǎn)生借位，借位標(biāo)志 C=0,表示編碼為00將借位標(biāo)志C經(jīng)過右移指令“ RRC A”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(xì)解碼程序請參看“紅外遙控爬蟲機(jī)器人ASMS序”中的“紅外解碼子程 序”。五、控制程序HOMEEQU 14BAC

32、KEQU 3FOR EQU 25；;伺服馬達(dá)回到中點(diǎn)時間常數(shù);伺服馬達(dá)反轉(zhuǎn)時間常數(shù);伺服馬達(dá)正轉(zhuǎn)時間常數(shù);遙控器按鍵16比較碼CODE_K1 EQU 19H;機(jī)器人前進(jìn)比較碼CODE_K2 EQU 18H;機(jī)器人后退比較碼CODE_K3 EQU 0AH;機(jī)器人左轉(zhuǎn)比較碼CODE_K4 EQU 09H;機(jī)器人右轉(zhuǎn)比較碼CODE_K5 EQU 0BH;機(jī)器人回到中點(diǎn)比較碼CODE_K6 EQU 14H ；;機(jī)器人行走啟動進(jìn)比較碼IRCOM EQU 30H;紅外線信號解碼數(shù)據(jù)放置變量起始地址COM EQU 32H ;比較第3字節(jié)變量IRINEQU P3.2;紅外線IR信號輸入位引腳定義WLEDEQU

33、 P3.7;發(fā)光二極管引腳定義SPK EQU P3.4;壓電喇叭引腳定義DJZ EQU P1.0;中間伺服馬達(dá)引腳定義DJL EQU P1.1;左側(cè)伺服馬達(dá)引腳定義DJR EQU P1.2 ;右側(cè)伺服馬達(dá)引腳定義ORG 0H;程序代碼由地址0開始執(zhí)行JMP BEGIN ;進(jìn)入主程序BEGIN:CLR DJZ;關(guān)閉中間伺服馬達(dá)CLR DJL;關(guān)閉左側(cè)伺服馬達(dá)CLR DJR;關(guān)閉右側(cè)伺服馬達(dá)CLR SPK;關(guān)閉壓電喇叭CALL LED_BL;發(fā)光二極管閃爍，表示程序開始執(zhí)行CALL BZ;壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲CALL GO_HOME;全部伺服馬達(dá)回到中點(diǎn)CALL LED_BL;發(fā)光二極管閃爍，表示

34、機(jī)器人準(zhǔn)備完畢CALL BZ;壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲CALL QD;運(yùn)行行走啟動子程序，擺好行走姿態(tài)SETB IRINLOOP:;紅外線信號IR輸入位設(shè)為高電平,MOV R0,#IRCOM;設(shè)置IR解碼起始地址CALL IR_IN;進(jìn)行IR解碼CALL OP;進(jìn)行解碼比較，并控制機(jī)器人動作JMP LOOP ;繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行DELAY: MOV R6,#50D1:MOV R7,#99;10ms延時子程序J準(zhǔn)備接收紅外信號；紅外遙控爬蟲機(jī)器人 ASM程序DJNZ R7,$DJNZ R6,D1 DJNZ R5,DELAYRET;；發(fā)光二極管閃爍子程序；發(fā)光二極管反向;進(jìn)行100ms延時LED_BL: M

35、OV R1,#4LE1: CPL WLEDMOV R5,#10 CALL DELAYDJNZ R1,LE1 RET;BZ: MOV R6,#0B1: SETB SPKDJNZ R6,B1MOV R5,#5CALL DELAYCLR SPKRET;壓電喇叭發(fā)聲子程序;壓電喇叭得電，開始發(fā)聲;進(jìn)行50ms延時 ；關(guān)閉壓電喇叭DEL:； 0.1ms 延時子程序MOV R5,#1DELAY1:MOV R6,#2E1:MOV R7,#22E2:DJNZ R7,E2DJNZ R6,E1DJNZ R5,DELAY1 RET;IR_IN:；紅外解碼子程序I1:JNB IRIN,I2；等待紅外IR 信號出現(xiàn)JM

36、P I1I2:MOV R4,#20；發(fā)現(xiàn)紅外IR 信號，延時一下I20:CALL DELDJNZ R4,I20JB IRIN,I1；確認(rèn)紅外IR 信號出現(xiàn)I21:JB IRIN,I3CALL DELJMP I21；等待 IR 變?yōu)楦唠娖絀3:MOV R3,#0； 8 位數(shù)清0LL:JNB IRIN,I4 CALL DEL JMP LL；等待 IR 變?yōu)榈碗娖絀4:JB IRIN,I5CALL DELJMP I4；等待 IR 變?yōu)楦唠娖絀5:MOV R2,#0； 0.1ms 計(jì)數(shù)L1:CALL DELJB IRIN,N1；等待 IR 變?yōu)楦唠娖組OV A,#8；設(shè)置減數(shù)為 8CLR C；清除借位

37、標(biāo)志CSUBB A,R2；判斷高低位MOV A,R0；取出內(nèi)存中原先數(shù)據(jù)RRC A;右移指令，將借位標(biāo)志 C右移進(jìn)入A寄存器中MOV R0, AINC R3CJNE R3,#8, LLMOV R3,#0INC R0CJNE R0,#34H, LLJMP OKN1: INC R2CJNE R2,#30, L1OK: RET;將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存中;處理完成一位，R3+1 （R3計(jì)數(shù)）；循環(huán)處理 8 位;R3 清 0;處理完成1個字節(jié)，R0+1 （R0計(jì)數(shù)）；循環(huán)收集到 4 個字節(jié);至完成返回;R2+1 （R2 計(jì)數(shù)）； 0.1ms 計(jì)數(shù)過長，時間到自動離開；完成返回OP:MOV A,COMCJNE A

38、,#CODE_K5, A1CALL LED_BLCALL BZCALL GO_HOMECALL LED_BLCALL BZRETA1:MOV A,COMCJNE A,#CODE_K1, A2CALL BZCALL GO_FOR執(zhí)行解碼動作子程序；對解碼進(jìn)行比較，看是否是回到中點(diǎn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)比較；發(fā)光二極管閃爍；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲；執(zhí)行回到中點(diǎn)；發(fā)光二極管閃爍；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲；對解碼進(jìn)行比較，看是否是前進(jìn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)比較；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲；執(zhí)行前進(jìn)RETA2:MOV A,COMCJNE A,#CODE_K2, A3CALL BZCALL GO_BACK；對解碼進(jìn)行比較

39、，看是否是后退指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)比較；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲 ；執(zhí)行后退RETA3: ;LMOV A,COMCJNE A,#CODE_K3, A4CALL BZCALL GO_L；對解碼進(jìn)行比較，看是否是左轉(zhuǎn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)比較 ；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲 ；執(zhí)行左轉(zhuǎn)RETA4: ;RMOV A,COMCJNE A,#CODE_K4, A5CALL BZCALL GO_R；對解碼進(jìn)行比較，看是否是右轉(zhuǎn)指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)比較 ；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲 ；執(zhí)行右轉(zhuǎn)RETA5:MOV A,COMCJNE A,#CODE_K6, A6CALL LED_BLCALL BZCALL QDCALL LED_

40、BLCALL BZRETA6:RET；對解碼進(jìn)行比較，看是否是行走啟動指令，否就轉(zhuǎn)至下一項(xiàng) ；發(fā)光二極管閃爍 ；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲 ；執(zhí)行行走啟動 ；發(fā)光二極管閃爍 ；壓電喇叭發(fā)出嘀的一聲；返回;各伺服電機(jī)回中點(diǎn)控制子程序HOME1: SETB DJZSETB DJLSETB DJRMOV R4,#HOMEG1: CALL DELDJNZ R4,G1CLR DJZCLR DJLCLR DJRMOV R4,#(200-HOME)G2: CALL DELDJNZ R4,G2RET;GO_HOME: MOV R3,#15H1: CALL HOME1DJNZ R3,H1RET;機(jī)器人回中點(diǎn)子程序DJ

41、Z_FOR: SETB DJZMOV R4,#FORFZ1: CALL DELDJNZ R4,FZ1CLR DJZMOV R4,#(200-FOR)FZ2: CALL DELDJNZ R4,FZ2RET;中間電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序DJL_FOR: SETB DJLMOV R4,#FORFL1: CALL DELDJNZ R4,FL1CLR DJLMOV R4,#(200-FOR)FL2: CALL DELDJNZ R4,FL2RET;左側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序DJR_FOR: SETB DJRMOV R4,#FORFR1: CALL DELDJNZ R4,FR1CLR DJRMOV R4,#(200-FOR)FR2: CALL DELDJNZ R4,FR2RET;右側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序DJZ_BACK: SETB DJZMOV R4,#BACKDJZBA1: CALL DELDJNZ R4,DJZBA1CLR DJZMOV R4,#(200-BACK)DJZB2: CALL DEL;中間電機(jī)反轉(zhuǎn)子程序DJNZ R4,DJZB2 RETD