【文章內(nèi)容簡介】 增強(qiáng)：單片機(jī)的處理性能取決于其內(nèi)部 數(shù)據(jù)總線寬度、指令執(zhí)行速度、片內(nèi)存儲器容量等指標(biāo)。近幾年發(fā)展起來的 16 位和 32位單片機(jī)就體現(xiàn)了這個(gè)發(fā)展趨勢。 2增強(qiáng)功能：未來單片機(jī)的增強(qiáng)功能主要在網(wǎng)絡(luò)功能。 A/D 和 D/A 功能、ISP 功能、 DMA 功能、顯示器驅(qū)動(dòng)等方面 另外為了能有效地保護(hù)嵌入式系統(tǒng)的知識產(chǎn)權(quán) ，對單片機(jī)內(nèi)部軟件的加密是必要的，單片機(jī)的內(nèi)部的程序代碼存儲器帶有加密特性是單片機(jī)的一種增強(qiáng)功能 。 3高集成度：隨著集成電路技術(shù)的和工藝的不斷提高，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展及 其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展提高單片機(jī)的集成度，增加片內(nèi)功能器件，減少外圍器件的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)真正的“單片”系統(tǒng)已成為發(fā)展趨勢集成更多的 I/O端口和特殊接口，直接驅(qū)動(dòng) LED、 VFD、 LCD 等顯示器，帶有直接中斷方式鍵盤端口等。 近年來，單片機(jī)結(jié)合專用集成電路（ Application Specific Integrated Circuit, ASIC）和精簡指令集計(jì)算機(jī)（ Reduced Instruction Set Computer, RISC）技術(shù)，發(fā)展為嵌入式處理器（ Embedded Processor），適用于數(shù)據(jù) 與數(shù)值分析、信號處理、智能機(jī)器人及圖像處理等高技術(shù)領(lǐng)域。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 AT89S51 單片機(jī)特點(diǎn) 由于我做的小實(shí)驗(yàn)用的是 AT89S51 單片機(jī)所以下面我就詳細(xì)介紹 AT89S51通過它來反映單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用過程！ 我們知道 Atmel 公司的單片機(jī)主要為 89C5 89C5 89C205 89C55WD 等 以及高性能的 AT89LV5 AT89C405 AT89S5 AT89S52 AT89S53 等 我所用的 AT89S51 是 一個(gè) 低 功 耗， 高 性能 的 8 位 單 片機(jī) 片 內(nèi)含 有8KISPD(insystem programmable Downloadable)串行編程可反復(fù)擦寫 1000 次的Flash 只讀程序存儲器器件采用 ATMEI 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳的結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元， AT89S51 具有以下特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)， 32 個(gè)雙向 I/O口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器、全雙工 UART 串行中斷口線、兩個(gè)外部中斷源、中斷喚醒省電模式、看門狗 (WDT)電路、靈 活的 ISP 字節(jié)和分頁編程、 4KB可反復(fù)擦寫 ISP Flash ROM、 — 工作電壓、時(shí)鐘頻率 0— 3MHZ、 128*8bit 內(nèi)部 RAM、低功耗空閑和省電模式、三級加密位、軟件空閑和省電功能、雙數(shù)據(jù)寄存器指針。 功能強(qiáng)大的 AT89S51 可為許多嵌入式應(yīng)用式控制性應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 AT89S51 管腳介紹： ?EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號 /編程電源 ?ALE/PROG：低 8位地址鎖存信號 /編程脈 GND：地線。 VCC： +5 V 電源。 RST/VPD：復(fù)位 、 備用 電 源 RXD：串行通信收 接口 (SCI) TXD：串行通信發(fā) 接口 (SCI) INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0定時(shí)器 0 TXAL2 接外部晶振 T1定時(shí)器 1 TXAL1 接外部晶振 ～ ： P0 口 8位雙向口線。 ～ ： P1口 8位雙向口線。 ～ ： P2口 8位雙向口線。 ～ ： P3口 8位雙向口線 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 三 、 六足 機(jī)器人 簡介 仿生六足機(jī)器人的原理 六足仿生機(jī)器人采用六足昆蟲的行走步態(tài) , 步行時(shí)把 6 條足分為兩組 , 以一邊的前足后足與另一邊的中足為一組 ,形成一個(gè)三角架支撐機(jī)體。因此在同一時(shí)間 ,只有一組的 3 條足起支撐作用 ,前足用爪固定物體后拉動(dòng)蟲體前進(jìn) ,中足用以支撐并舉起所屬一邊的身體 ,后足則推動(dòng)機(jī)體前進(jìn) ,同時(shí)使機(jī)體轉(zhuǎn)向。行走時(shí)機(jī)體向前 ,并稍向外轉(zhuǎn) ,3 條足同時(shí)行動(dòng) , 然后再與另一組 3 條足交替進(jìn)行 [2 ] 。 直線行走時(shí)的步態(tài)如圖 1 所示。機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)時(shí)左側(cè)的 2 號腿和右側(cè)的 6 號腿抬起 , 準(zhǔn)備向前擺動(dòng) ,另外 3 條腿 5 處于支撐狀態(tài) ,支撐機(jī)器人本體確保機(jī)器人的原有重心位置處于 3 條支撐腿所構(gòu)成的三角形內(nèi) , 使機(jī)器人處于穩(wěn)定狀態(tài)不至于摔倒 , 見圖 1a 。擺動(dòng)腿 6 向前跨步 ,見圖 1b , 支撐腿 5 一 面支撐機(jī)器人本體 ,一面在小型直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體 , 使機(jī)器人機(jī)體向前運(yùn)動(dòng)一個(gè)半步長 S ,見圖 1c 。在機(jī)器人機(jī)體移動(dòng)到位 時(shí) ,擺動(dòng)腿 6 立即放下 ,呈支撐態(tài)。使機(jī)器人的重心位置處于 6 三條支撐腿所構(gòu)成的三角形穩(wěn)定區(qū)內(nèi) ,原來的支撐腿 5 已抬起并準(zhǔn)備向前跨步 ,見圖 1d 擺動(dòng)腿 5 向前跨步 ,見圖 1e ,支撐腿 6 此時(shí)一面支撐機(jī)器人本體 ,一面驅(qū)動(dòng)機(jī)器人機(jī)體使機(jī)器人機(jī)體向前運(yùn)動(dòng)一個(gè)步長 S ,見圖 1f ,如此不斷重復(fù)步態(tài) a b c d e f a ,循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不斷向 前運(yùn)動(dòng) 圖 1 機(jī)器人步態(tài)示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 控制板簡介： 除了機(jī)器人機(jī)體本身以外，還有很重要的一個(gè)部 分就是機(jī)器人的控制器系統(tǒng)。漢庫生產(chǎn)的控制板具有很好的操作性。在中國，大學(xué)里教授最為廣泛的單片機(jī)應(yīng)該就是 MCS51。我們的控制板采用 STC12T54 單片機(jī)，指令周期大大縮減，運(yùn)行效率大大提高。這樣做是為了我們的機(jī)器人能夠作出更加完美的動(dòng)作，或者加入一些新型的傳感器，使機(jī)器人“感知”這個(gè)世界?？刂瓢宓母┮晥D如下圖所示 控制板連線見下圖： 此控制板所用主要器件簡介 1 關(guān)于電平特性 數(shù)字電路中只有兩種電平：高和低 STC12C5410AD 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 單片機(jī)為 TTL 電平：高 +5V 低 0V RS232 電平：計(jì)算機(jī)的串口 高 12V 低 +12V 所以計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通訊時(shí)需要加電平轉(zhuǎn)換芯片 max232。 Max 系統(tǒng)工作如下圖所示： 2 STC12C5410AD 芯片機(jī)器最小工作系統(tǒng)圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 舵機(jī) 簡介 ： 舵機(jī)本身是一個(gè)位置隨動(dòng)系統(tǒng)。它是由舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)、直流電機(jī)和控制電路組成的。通過內(nèi)部的位置反饋，使它的舵盤輸出轉(zhuǎn)角正比于給定的控制信號，因此對于它的控制可以使用開環(huán)控制方式。 舵機(jī) 體積十分小巧。機(jī)器人使用它是非常合適的。由于六足機(jī)器人用到了八位單片機(jī)，我們的舵機(jī)需 要的是方波信號。單片機(jī)的精度直接影響了舵機(jī)的控制精度 ， PWM 信號為脈寬調(diào)制信號，其特點(diǎn)在于他的上升沿與下降沿之間的時(shí)間寬度 目前，北京漢庫科技的 HG14M 舵機(jī)可能是這個(gè)過渡時(shí)期的產(chǎn)物，它采用傳統(tǒng)的 PWM 協(xié)議，優(yōu)缺點(diǎn)一目了然。優(yōu)點(diǎn)是已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，成本較低，旋轉(zhuǎn)角度大（目前所生產(chǎn)的都可達(dá)到 185 度）；缺點(diǎn)是控制比較復(fù)雜，畢竟采用 PWM 格式。 但是它是一款數(shù)字型的舵機(jī)，其對 PWM 信號的要求較低： （ 1） 不用隨時(shí)接收指令，減少 CPU的疲勞程度； 可以位置自鎖、位置跟蹤，這方面超越了普通的步進(jìn)電機(jī) 其 PWM 格式注意的幾個(gè) 要點(diǎn) ： （ 1） 上升沿最少為 ，為 之間；（對應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn) 0180 度） （ 2） HG14M 數(shù)字舵機(jī)下降沿時(shí)間沒要求，目前采用 就行 ；也就是說 PWM波形可以是一個(gè)周期 1mS 的標(biāo)準(zhǔn)方波； HG0680 為塑料齒輪模擬舵機(jī)，其要求連續(xù)供給 PWM 信號；它也可以輸入一個(gè)周期為 1mS 的標(biāo)準(zhǔn)方波，這時(shí)表現(xiàn)出來的跟隨性能很好、很緊密 PWM 的控制精度控制 我們采用的是 8 位 STC12C5410ADCPU，其數(shù)據(jù)分辨率為 256，那么經(jīng)過舵機(jī)極限參數(shù)實(shí)驗(yàn)，得到應(yīng)該將其劃分為 250 份。