【文章內(nèi)容簡介】 處理、智能機器人及圖像處理等高技術領域。 5 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 AT89S51 單片機特點 由于我做的小實驗用的是 AT89S51 單片機所以下面我就詳細介紹 AT89S51 通過它來反映單片機的開發(fā)應用過程！ 我們知道 Atmel 公司的單片機主要為 89C5 89C5 89C205 89C55WD等 以及高性能的 AT89LV5 AT89C405 AT89S5 AT89S52 AT89S53 等 我所用的 AT89S51 是一個低功耗，高性能的 8 位單片機片內(nèi)含有 8KISPD insystemprogrammableDownloadable 串行編程可反復擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲器器件采用 ATMEI 公司的高密度、非易失性存儲技術制造， 兼容標準的 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳的結構，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 個雙向 I/O 口， 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器、 全雙工 UART 串行中斷口線、兩個外部中斷源、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 可反復擦寫 ISPFlashROM、 ― 工作電壓、時鐘頻率 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。 功能強大的 AT89S51 可為許多嵌入式應用式控制性應用系統(tǒng)提供高性價 比 的解決方案！ 6 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 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 定時器 0 TXAL2 接外部晶振 T1 定時器 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。 7 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 三、六足機器人簡介 仿生六足機器人的原理 六足仿生機器人采用六足昆蟲的行走步態(tài) , 步行時把 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 ,形成一個三角架支撐機體。因此在同一時間 , 只有一組的 3 條足起支撐作用 ,前足用爪固定物體后拉動蟲體前進 ,中足用以支 撐并舉起所屬一邊的身體 ,后足則推動機體前進 ,同時使機體轉向。行走時機體向 前 ,并稍向外轉 ,3 條足同時行動 , 然后再與另一組 3 條足交替進行 [2 ]。 直線行走時的步態(tài)如圖 1 所示。機器 人開始運動時左側的 2 號腿和右側的 6 號 腿抬起 , 準備向前擺動 ,另外 3 條腿 5 處于支撐狀態(tài) ,支撐機器人本體確保 機器人的原有重心位置處于 3 條支撐腿所構成的三角形內(nèi) , 使機器人處于穩(wěn)定 狀態(tài)不至于摔倒 , 見圖 1a。擺動腿 6 向前跨步 ,見圖 1b, 支撐腿 5 一 面支撐機器人本體 ,一面在小型直流驅動電機和皮帶傳動機構的作用下驅動機器 人本體 , 使機器人機體向前運動一個半步長 S,見圖 1c 。在機器人機體移動到位 時 ,擺動腿 6 立即放下 ,呈支撐態(tài)。使機 器人的重心位置處于 6 三條 支撐腿所構成的三角形穩(wěn)定區(qū)內(nèi) ,原來的支撐腿 5 已抬起并準備向前跨步 , 見圖 1d 擺動腿 5 向前跨步 ,見圖 1e,支撐腿 6 此時一面支撐機器人 本體 ,一面驅動機器人機體使機器人機體向前運動一個步長 S,見圖 1f,如此不斷 重復步態(tài) a b c d e f a ,循環(huán)往復實現(xiàn)機器人不斷向前運動 圖 1 機器人步態(tài)示意圖 8 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 控制板簡介： 除了機器人機體本身以外，還有很重要的一個部分就是機器人的控制器系 統(tǒng)。漢庫生產(chǎn)的控制板具有很好的操作性。在中國，大學里教授最為廣泛的單片 機應該就是 MCS51。我們的控制板采用 STC12T54 單片機，指令周期大大縮減， 運行效率大大提高。這樣做是為了我們的機器人能夠作出更加完美的動作，或者 加入一些新型的傳感器，使機器人“感知”這個世界?？刂瓢宓母┮晥D如下圖所 示 STC12C5410AD 控制板連線見下圖： 此控制板所用主要器件簡介 1 關于電平特性 數(shù)字電路中只有兩種電平：高和低 9 常州信息職業(yè)技術學院 電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 單片機為 TTL 電平：高 +5V 低 0V RS232 電平：計算機的串口 高 12V 低 +12V 所以計算機與單片機之間通訊時需要加電平轉換芯片 232。 系統(tǒng)工作如下圖所示： 2 STC12C5410AD 芯片機器最小工作系統(tǒng)圖： 10 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 舵機簡介： 舵機本身是一個位置隨動系統(tǒng)。它是由舵盤、減速齒輪組、位置反饋 電位計、直流電機和控制電路組成的。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。 舵機體積十分小巧。機器人使用它是非常合適的。由于六足機器人用 到了八位單片機，我們的舵機需要的是方波信號。單片機的精度直接影響了舵 機 的控制精度， PWM 信號為脈寬調(diào)制信號，其特點在于他的上升沿與下降沿之間的時 間寬度 目前，北京漢庫科技的 HG14M 舵機可能是這個過渡時期的產(chǎn)物，它采 用傳統(tǒng)的 PWM 協(xié)議，優(yōu)缺點一目了然。優(yōu)點是已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，成本較低，旋轉角度 大（目前所生產(chǎn)的都可達到 185 度）；缺點是控制比較復雜，畢竟采用 PWM格式。 但是它是一款數(shù)字型的舵機，其對 PWM 信號的要求較低： （ 1） 不用隨時接收指令，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電機 其 PWM 格式注意的幾個要點： （ 1） 上升沿最少為 ，為 之間；（對應舵機旋轉 0180度） （ 2） HG14M 數(shù)字舵機下降沿時間沒要求，目前采用 就行；也就是 說 PWM 波形可以是一個周期 1mS 的標準方波； HG0680 為塑料齒輪模擬舵機，其要求連續(xù)供給 PWM 信號；它也可以輸入一個周 期為 1mS 的標準方波，這時表現(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 機極限參數(shù)實驗，得到應該將其劃分為 250 份。 那么 的寬度為 2mS 2020uS。 2020uS247。250 8uS 則： PWM 的控制精度為 8us 我們可以以 8uS 為單位遞增控制舵機轉動與定位。 舵機可以轉動 185 度，那么 185 度247。 250 度， 則：舵機的控制精度為 度 11 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 機器人傳感器系統(tǒng)： 為了使機器人更好的“感知”這個世界，我們可以給它裝上合適的傳感器。 傳感器的總類有很多，為了實現(xiàn)不同的功能，我們可以選著不同的傳感器！經(jīng)過 我 們 的 考 察 御 姐 和 機 器 人 的 性 質 我 們 選 用 了 紅 外 傳 感 器 ： 另外我們也可以選擇超聲波傳感器： 它是通過超聲波發(fā)送與接受時間 差計算出被測物體距離， TTL 數(shù)字輸出。 測量機器人與前方障礙物之間的距離， 可以用于機器人精確避障。測量范圍 :17cm~2m。 0 模