基于舵機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試畢業(yè)論文-文庫吧
2025-06-12 20:34 本頁面
【正文】 方法既可以預(yù)取指令程序，又可以使取指周期變短，從而實現(xiàn)工業(yè)的流水化作業(yè)，程序指令也可以高速的執(zhí)行。AVR單片機(jī)具有高可靠的性能，為程序指令的高速執(zhí)行提供基礎(chǔ)。AVR單片機(jī)的硬件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了輸入捕獲寄存器、輸出做比較進(jìn)行匹配寄存器的方法，又運用到了局部的寄存器額存堆方法和相應(yīng)的控制邏輯的方法。這樣的方法增強(qiáng)了使用功能，同時避免了程序的瓶頸缺點，提高了執(zhí)行的速度。這些特點使設(shè)備硬件的結(jié)構(gòu)簡化，成本也降低了很多，擁有比較高的性價比。AVR單片機(jī)的內(nèi)部擁有較高質(zhì)量的Flash的程序存儲器，這種程序儲存器方便擦寫編程，還支持IAP和ISP等，方便設(shè)備開發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)試和維護(hù)。其內(nèi)部還嵌入較長使用壽命的EEprom，它可以長期的保存重要的數(shù)據(jù)，避免了斷電后數(shù)據(jù)丟失等。AVR單片機(jī)片內(nèi)擁有較大容量的RAM,既能適合一般的使用條件，同時還支持高級語言的開發(fā)程序，也可以擴(kuò)展外部的RAM。AVR單片機(jī)片內(nèi)為了方便供給URAT、I2C、SPI使用，它還擁有多種樣式獨立的時鐘分頻器。 這當(dāng)中可以通過和8/16位的定時器進(jìn)行配合，預(yù)分頻器多達(dá)10位。這樣就可以利用軟件設(shè)置分頻的系統(tǒng)，從而提供多樣的定時時間。AVR單片機(jī)的所使用的I/O線，驅(qū)動的能力比較強(qiáng)。它可以通過編程自動的設(shè)置上拉電阻，也可以單獨的設(shè)定，成為輸入/輸出線，還可以設(shè)定成為高阻輸入狀態(tài)等特性。這樣就能夠讓I/O口的功能相比較強(qiáng)大、資源應(yīng)用比較靈活和可以充分的利用等。 AVR單片機(jī)擁有的脈寬調(diào)制輸出(PWM),這樣可以使計數(shù)器或定時器單（雙）向的計數(shù)，形成三角波，從而和輸出比較匹配的寄存器進(jìn)行合理的配合，因而出現(xiàn)的頻率可以改變、相位也可以改變、占空比也可改變的方波。AVR單片機(jī)增強(qiáng)行的串口，具有方便程序編寫、傳輸可靠、可組成分布式的網(wǎng)路和可以多機(jī)通信等復(fù)雜應(yīng)用。AVR單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高波特率樣式的通訊。SPI和TWI的高速硬件中的串行接口使用字節(jié)。SPI的多機(jī)通信，可以支持主（從）機(jī)4種的組合。因為TWI接口可以兼容I2C接口，還有ACK信號硬件的發(fā)送、識別、總線仲裁和地址識別等功能，所以實現(xiàn)了主機(jī)（從機(jī)）的收（發(fā)）全部4種組合多機(jī)通信。AVR單片機(jī)擁有看門狗復(fù)位、BOD復(fù)位、自動的上（下）電復(fù)位和外部的復(fù)位功能。AVR單片機(jī)設(shè)置的設(shè)備啟動后延時運行所編程的程序，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性能。AVR單片機(jī)的模式種類較多，從經(jīng)濟(jì)角度看比較省電。它具有抵抗外界干擾的能力比較強(qiáng)、能夠減少硬件的使用量、電壓運行的寬度比較大和軟件抗干擾能力強(qiáng)的特性等[2]。 AVR單片機(jī)選型分類為了能夠適應(yīng)和滿足人們的需要，AVR單片機(jī)的種類樣式也非常的廣泛。按檔次高低不同可分為3類，檔次由低到高如下：（1） TINY AVR：常用的器件有TINY1TINY2TINY4TINY88等，名稱不同，內(nèi)部的存儲和配置也不同（2） MEGA AVR:常用的器件有ATmega4ATmega1ATmega64等（3） xmega AVR：常用的器件有ATXmega6ATXmega12ATXmega256等 AVR單片機(jī)結(jié)構(gòu) AVR單片機(jī)的名稱中的字母和數(shù)字都代表著不同的含義，以ATmega16810AU為例:(a) 其中AT代表品牌的標(biāo)識，代表著ATMEL。(b) Mega代表的是MEGA AVR系列。(c) 168代表的是基本的型號。(d) 10代表的是最高工作頻率。(e) A所在的位置代表封裝類型，其中A代表TQFP，相對應(yīng)的還有M和P，M代表QFN/MLF，P代表PDIP。(f) U的位置代表著環(huán)保封裝，此例子中的U代表工業(yè)級（無鉛），相對應(yīng)的還有I和C，I代表工業(yè)級（有鉛），C代表商業(yè)級。 AVR單片機(jī)的接口設(shè)計AVR單片機(jī)接口的設(shè)計，選用比較廣泛應(yīng)用的USB接口方式與外部的PC進(jìn)行通信[3]。USB接口所具有的連接方式簡單，且支持熱拔插，還有傳輸數(shù)據(jù)快、易于擴(kuò)展等特點。這些特點幫助我們更加簡單的設(shè)計。如今嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展，USB接口廣泛的應(yīng)用，USB接口方式也融入到嵌入式的微處理器中，從而使USB主機(jī)方便與PC系統(tǒng)相連接進(jìn)行通信。本次的設(shè)計也將USB接口技術(shù)融入到接口設(shè)計中。我們采用ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)ATmega32通用USB的接口模塊。這樣的設(shè)計模塊可以使各種嵌入式的微處理器添加USB接口，方便系統(tǒng)與主機(jī)的快速通信。AVR單片機(jī)是現(xiàn)如今新的一代高速精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)微控制器。AVR單片機(jī)擁有可靠性比較高、速度比較快和價格比較低等特點[4]。AVR單片機(jī)的I/O口線的驅(qū)動能力比較強(qiáng)，它片內(nèi)的集成外設(shè)的資源是非常豐富的。AVR單片機(jī)的ISP下載，具有制作相對簡單、成本相對低廉等特點。AVR單片機(jī)內(nèi)部的集成包括：EEPROM、可用ISP下載編程的Flash、熔絲位和鎖定位等。 ATmega32控制器 ATmega32單片機(jī)是一個高性能、功耗低的AVR微處理器。ATmega32單片機(jī)共有4個端口，分別為PA、PB、PC、PD口。每一個端口擁有8個I/O接口。ATmega32微處理器含有3個定時和3個計數(shù)器，其中有1個16位的定時器和計數(shù)器和2個8位的定時器和計數(shù)器。還含有一個UART串口和8個10位的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換。其余還有一些電源和地的接口等。ATmega32的外設(shè)非常豐富。ATmega32的微處理器有兩種，一種是40腳的，另外一種是44腳的，原理圖如圖1和圖2所示：圖1 40腳ATmega微處理器原理圖圖2 44腳ATmega微處理器原理圖 ATmega32特點 ATmega32芯片是AVR單片機(jī)的一種，所以AVR單片機(jī)所擁有的特點，ATmega32單片機(jī)也都含有。除此之外，ATmega32自身所含有的特點有如下4個：（1） 芯片本身內(nèi)部可編程存儲flash空間為32K個字節(jié)。（2） 只讀存儲空間E2PROM可達(dá)1024個字節(jié)，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器SRAM的春初空
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