【正文】 組。 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是將單匝或多匝的線圈固定在中心軸上經(jīng)過(guò)換向器的電流在線圈中不停的交換方向，在霍倫茲力作用下，線圈受到轉(zhuǎn)動(dòng)力的作用構(gòu)成轉(zhuǎn)矩通過(guò)轉(zhuǎn)軸。 3． 串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后再接于直流電源。優(yōu)質(zhì)的直流電機(jī)效率可達(dá) 90%，不過(guò)對(duì)絕大多數(shù)價(jià)格適宜的普及直流電動(dòng)機(jī)而言，效率通常達(dá)不到如此高的水平。 第四章 直流電動(dòng)機(jī) 24 第四章 直流電動(dòng)機(jī) 直流電機(jī)實(shí)際上是機(jī)器人平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，有著較寬的功率調(diào)節(jié)范圍、適用性好、具有很高的性?xún)r(jià)比，是一種最為通用的電機(jī)。 圖是 AT90S8535 單片 機(jī)的 I/O 空間。 I/O 寄存器支持專(zhuān)用的 I/O 指令訪問(wèn)和SRAM 地址訪問(wèn)方式。因?yàn)? AT90S8535 單片機(jī) 的程序計(jì)數(shù)器PC 是 12 位寬，故可尋址 4096 字的 Flash 空間。在 AVR 單片機(jī)上電時(shí)，堆棧指針初始化為 0X00，故用戶(hù)應(yīng)該注意，在程序開(kāi)始時(shí)初始化 16 位堆棧指針寄存器 SP 指向 SRAM 的高位地址。多數(shù) AVR 指令都為16 位長(zhǎng)，每個(gè)程序內(nèi)存地址都包含一條 6 位或 32 位的指令。 AVR 采用哈佛結(jié)構(gòu)：程序寄存 器和數(shù)據(jù)寄存器分離。除了寄存器操作模式，通常的內(nèi)存訪問(wèn)模式也適用于寄存器組。這意味著，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi) AJU 可以完成一次如下操作：讀取寄存器文件中的兩個(gè)操作數(shù)執(zhí)行操作，本將結(jié)果存回到寄存器。 ALU 支持兩個(gè)寄存器之間、寄存器和常數(shù)之間的算術(shù)和邏輯操作以及單寄存器的操作。 32 個(gè) 8 位通用寄存器可單周期訪問(wèn)。 AT90S8535 具有 2 個(gè)可分頻的 8 位定時(shí)計(jì)數(shù)器（ T/C0、 T/C2）和一個(gè)可分頻的 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (T/C1).其中， 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T/C2 具有比較輸出和 PWM功能； 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T/C1 除了具有比較輸出和 PWM 功能外，還具有輸入捕獲功能。每個(gè) I/O 口都可以獨(dú)立的設(shè)置為輸入或者輸出。內(nèi)部的 512B的 SRAM 則用于程序運(yùn)行過(guò)程中的變量。 AT90S8535 的復(fù)位邏輯支持上電復(fù)位、外部復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位三種復(fù)位方式。在 AT90 系列的 AVR 系列的 AVR 單片機(jī)中， AT90S8535 是功能最全的一種型號(hào)。 AVCC： A／ D 轉(zhuǎn)換器的電源。在復(fù)位過(guò)程中， D 口為三態(tài)，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振。在復(fù)位過(guò)程中， C 口為三態(tài)，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振。在復(fù)位過(guò)程中． B口為三態(tài)，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振。 A 口還可以用作 ADC 的模擬輸入口。 第三章 AT90S8535 單片機(jī) 12 第三章 AT90S8535 單片機(jī) AT90S8535 單片機(jī)是 AT90 系列 AVR 單片機(jī)中接口豐富、功能齊全、性?xún)r(jià)比比較高的產(chǎn)品 單片機(jī)的特點(diǎn) AT90S8535 單片機(jī) 具有如下特點(diǎn)： 1． AVR RISC 結(jié)構(gòu) AVR 高性能、低功耗 RISC 結(jié)構(gòu) 118 條指令構(gòu)成的精簡(jiǎn)指令集，大多數(shù)為單指令周期 32 個(gè) 8 位通用寄存器 工作在 8MHZ 時(shí)具有 8MIPS 的性能 2．?dāng)?shù)據(jù)和非易失性程序存儲(chǔ)器 8KB 的在線可編程 FLASH 存儲(chǔ)器，可擦寫(xiě) 1000 次以上 512B 的 SRAM 512B 在線可編程 EEPROM 可擦寫(xiě) 100000 次 3．外圍器 件特點(diǎn) 兩個(gè)可與分頻的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 {T/C0、 T/C2}其中 T/C2 具有輸出比較和PWM 功能 一個(gè)可預(yù)分頻的 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ T/C1） T/C1 具有輸入捕獲、輸出比較和 PWM 功能 片內(nèi)模擬比較器 可編程的看門(mén)狗定時(shí)器 8 通道 10 位 ADC 2 通道 10 位和 1 通道 8 位 PWM 脈寬調(diào)制輸出，可作 D/A 轉(zhuǎn)換器 SPI 同步接口 全雙工 UART 第三章 AT90S8535 單片機(jī) 13 4． MCU 特點(diǎn) 上電復(fù)位電路 具有計(jì)數(shù)功能、又獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 低功耗空閑省電和掉電模式 16 種中斷源，每種中斷源具有一個(gè)中斷向量作為相應(yīng)的中斷入口地址 5． 4MHZ3V20℃條件下的功耗（ AT90S8535） 工作模式： 空閑模式： 掉電模式： 1 32 個(gè)可編程的 I/O 腳，每個(gè)腳都可以指定工作模式 40 腳 PDIP/PLCC/TQFP 7．工作電壓和時(shí)鐘 工作電壓： 時(shí)鐘： 08MHZ AT90S8535 單片機(jī)的引腳配置 AT90S8535 單片機(jī)有 PDIP、 PLCC、 TQFP 和 MLF 等 4 種封裝形式，如圖 第三章 AT90S8535 單片機(jī) 14 圖 AT90S8535 單片機(jī)的引腳功能配置如下： 引腳名稱(chēng) 功能 T0/PBO 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)輸入端， PB 口第 0 位 T1/PB1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)輸入端， PB 口第 1 位 AIN0/PB2 模擬比較輸入端 0， PB 口第 2 位 AIN1/PB3 模擬比較輸入端 1， PB 口第 3 位 SS/PB4 SPI 從機(jī)選擇段， PB 口第 4 位 MOSI/PB5 SPI 主機(jī)輸出從機(jī)輸入端， PB 口第 5 位 MISO/PB6 SPI 主機(jī)輸入從機(jī)輸出端， PB 口第 6 位 SCK/PB7 SPI 串行時(shí)鐘輸入端， PB 口第 7 位 RESET 復(fù)位端，低電平有效 VCC 數(shù)字電源端 GND 數(shù)字地 XTAL2 振蕩器輸出端 XTAL1 振蕩器輸入端 表 第三章 AT90S8535 單片機(jī) 15 圖 引腳名稱(chēng) 功能 RXD/PD0 UART 數(shù)據(jù)接收端， PD 口第 0 端 TXD/PD1 UART 數(shù)據(jù)發(fā)送端， PD 口第 1 端 INT0/PD2 外部中斷輸入 0， PD 口第 2 端 INT1/PD3 外部中斷輸入 0， PD 口第 3 位 OC1B/PD4 T/C1 輸出比較 1B 匹配輸出， PD 口第 4 位 OC1A/PD5 T/C1 輸出比較 1A 匹配輸出， PD 口第 5 位 ICP/PD6 T/C1 輸入捕獲端， PD 口第 6 位 OC2/PD7 T/C2 輸出比較匹配輸出， PD 口第 7 位 PA0/ADC0 PA 口第 0 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 0 PA1/ADC1 PA 口第 1 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 1 PA2/ADC2 PA 口第 2 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 2 PA3/ADC3 PA 口第 3 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 3 PA4/ADC4 PA 口第 4 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 4 PA5/ADC5 PA 口第 5 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 5 PA6/ADC6 PA 口第 6 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 6 PA7/ADC7 PA 口第 7 位，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端 7 AREF 模數(shù)轉(zhuǎn)換參考電壓 AGND 模擬地 AVCC 模擬電源端 PC7/TOSC2 PC 口第 7 位，實(shí)時(shí)時(shí)鐘引腳 2 第三章 AT90S8535 單片機(jī) 16 PC6/TOSC1 PC 口第 6 位，實(shí)時(shí)時(shí)鐘引腳 1 PC5 PC 口第 5 位 PC4 PC 口第 4 位 PC3 PC 口第 3 位 PC2 PC 口第 2 位 PC1 PC 口第 1 位 PC0 PC 口第 0 位 A 口 (PA7PA0)： A 口是一個(gè) 8 位雙向 I／ O 口，每一個(gè)引腳都有內(nèi)部上拉電阻?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制可以使系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的偏差及導(dǎo)數(shù)以躍變方式作有目的的改變，使系統(tǒng)達(dá)到最佳指標(biāo) 。 電機(jī)控制理論的發(fā)展 目前機(jī)器人禮儀小姐控制系統(tǒng)采用的控制理論淘汰了傳統(tǒng)的控制理論 ，而 推廣了 現(xiàn)代控制理論及智能 控制理論的應(yīng)用。有的具有高速的數(shù)字處理能力，能實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的控制算法，但價(jià)格不菲，如 DSP 微處理器。 第二章 機(jī)器人禮儀小姐的制作工具 11 隨著微處理器的迅速發(fā)展和推廣，控制器由模擬式轉(zhuǎn)換成了數(shù)模混合式，并進(jìn)一步發(fā)展到全數(shù)字式，技術(shù)的進(jìn)步使得許多模擬器件難以實(shí)現(xiàn)的功能都可以方便地用軟件實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的可靠性和智能化水平大大提高。實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)流、欠壓等故障保護(hù)功能。 所有這些部位電功機(jī)的驅(qū)動(dòng)走向了集成化。 ①集成化可以使電路參數(shù)優(yōu)化 ，避免在使用分立元件時(shí)．因不同廠商的產(chǎn)品所帶來(lái)的兼容性問(wèn)題。 3 控制電路與功率電路集成在一起。已經(jīng)可以做到使用一片驅(qū)動(dòng)器件，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)三相 jp,745 器的六個(gè)開(kāi)關(guān)管，而不必為每個(gè)開(kāi)關(guān)元件獨(dú)立提供電源、隔離驅(qū)動(dòng)等，大大簡(jiǎn)化了外圍電路特別是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路的工作方式直接影響著功率管的一些參數(shù)和特性，從而影響著整個(gè)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的正常工作。功率集成電路是電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。而且在中小功的電動(dòng)機(jī)中功率變換器多由 MOSFET 或 IGBT 構(gòu)成，具有控制容易、開(kāi)關(guān)頻率高、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。 60 年代后期，可關(guān)斷晶閘管 GTO 實(shí)現(xiàn)了門(mén)極可關(guān)斷功能，并使斬波頻率擴(kuò)展到 1kHZ 以上。由于有微處理器和傳感器作為系統(tǒng)的組成部分．賦予了系統(tǒng)以智能．所以又稱(chēng)為智能運(yùn)動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分所用的功率期間經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，目前開(kāi)關(guān)速度更快、控制第二章 機(jī)器人禮儀小姐的制作工具 9 更容易的全控型功率器件成為主流。例如：軍事和宇航方向的雷達(dá)天線、火炮瞄準(zhǔn)、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星等。簡(jiǎn)單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。 我們都知道，動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)都可以相互轉(zhuǎn)換的，從這個(gè)意義上來(lái)講．電動(dòng)機(jī)也是最常用的運(yùn)動(dòng)源。無(wú)論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備．還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。由于應(yīng)用了電力電子技術(shù)，電機(jī)的控制技術(shù)變得更加靈活，效率也更高了。 步進(jìn) 電機(jī)也稱(chēng)脈沖電機(jī)，它可以直接接收來(lái)自微處理器的脈沖信號(hào)，使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)固定的角度，步進(jìn)電機(jī)的速度與給定脈沖的頻率成正比，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角度位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。此外，由于機(jī)器人禮儀小姐的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是自由運(yùn)動(dòng)的，這要求電機(jī)體積小、重量輕、效率高、且具有較好的能量回饋性能 機(jī)器人禮儀小姐由于其運(yùn)動(dòng)特性一般都采用電機(jī)系統(tǒng)供電， 從而限制了交流電機(jī)在機(jī)器人 禮儀小姐 領(lǐng)域的應(yīng)用。 電機(jī)的選擇 第二章 機(jī)器人禮儀小姐的制作工具 7 機(jī)器人禮儀小姐只有有限的幾種合理的移動(dòng)方式：輪式、履帶型或步行型。計(jì)數(shù)器外部中斷和 PWM用于控制輸出，某些型號(hào) 的 AVR 單片機(jī)有 3 或 4 個(gè) PWM，使電機(jī)無(wú)線調(diào)速的理想器件。這種延遲使 I/O 口穩(wěn)定后執(zhí)行程序，以提高單片機(jī)工作的可靠性。 部分 AVR 單片機(jī)可組成另外設(shè)元件單片機(jī)系統(tǒng)，如 ATtiny13 、 ATtiny1 ATmega48/8 等部分 AVR 器件，具有內(nèi)部 RC 振蕩器， 18MHZ 的工作頻率，使該類(lèi)單片機(jī)無(wú)外加元器件即可工作，簡(jiǎn)單方便，成本又低，更適于作加密器件適 用。 I/O 口有輸入 /輸出、三臺(tái)高阻輸入，也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻輸入端的功能，以便各種應(yīng)用需要。有的器件自工作電壓可低至 第二章 機(jī)器人禮儀小姐的制作工具 6 最后， AVR 單片機(jī)保密性好。 高級(jí) C 語(yǔ)言編程效率高。而 AVR 單片機(jī)具有 32 個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于有 32條立交橋，可以快速通過(guò)。 高速、低耗、保密 首先， AVR 單片機(jī)是高速嵌入式單片機(jī)。這樣可節(jié)省很多開(kāi)發(fā)費(fèi)用。 AVR 程序可以并行寫(xiě)入，也可用串行 ISP 在線編程擦寫(xiě)，即不必將 IC 芯片拆下拿到萬(wàn)用編程器 上擦寫(xiě)，而是直接在電路板上進(jìn)行程序修改、燒錄等操作即可，這樣便于產(chǎn)品升級(jí)。單片機(jī)的種類(lèi)很多，在簡(jiǎn)易機(jī)器人的制作和創(chuàng)新中，為什么 選用 AVR 單片機(jī)呢？ 簡(jiǎn)便易學(xué)，費(fèi)用低廉 首先，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，選擇 AVR 單片機(jī)的最主要原因是進(jìn)入 AVR 單片機(jī)開(kāi)發(fā)的門(mén)檻非常低。 AVR 單片機(jī)是目前市場(chǎng)上廣泛流行的通用單片機(jī)之一，硬件、軟件平臺(tái)齊全。 目前，市場(chǎng)上的單片機(jī)種類(lèi)繁多，功能不一。 單片機(jī)的選擇 什么是 AVR 單片機(jī)？ 單片機(jī)又稱(chēng)微控制器，它不是完成一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。最后以總體電路圖作結(jié)。選擇了 AVR 單片機(jī)中的 AT90S8535，以及直流電機(jī)。 當(dāng)有客人離開(kāi)而向門(mén)外走時(shí)，紅外發(fā)射電路享有前方發(fā)出的紅外光被客人反射回來(lái)，由紅外接收電路 2 接收，并通過(guò)控制電路同時(shí)使：驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)B 正轉(zhuǎn)，機(jī)器人禮儀小姐頭部向右轉(zhuǎn)動(dòng)，并抬起左手示意；聲音電路發(fā)出“謝謝光臨”的語(yǔ)音；閃光電