【文章內(nèi)容簡介】 晶振。外接晶振采用 32768Hz。 2個 20pF電容用 于整形振蕩脈沖。時鐘電路如圖 33[4]。 2）復(fù)位電路 μ’ nSP?的復(fù)位 SPCE061A的復(fù)位是在； RESET端加上一個低電平，使單片 機內(nèi)的各寄存器的值變?yōu)槌跏贾?，?fù)位結(jié)束開始工作時程序?qū)⒂蓛?nèi)部 FLASH存 儲器 8000H地址單元取指執(zhí)行程序。復(fù)位電路根據(jù)需要有不同的結(jié)構(gòu)和特性， 在實際需要中，主要有上電自動復(fù)位和人工手動復(fù)位兩 種要求。圖 34所示為通 用阻容式復(fù)位電路，該電路具有手動和上電復(fù)位兩種功能。 [4] 3)存儲器的擴展 SPCE061A是凌陽公司研發(fā)生產(chǎn)的一款高性能的 16位單片機 [2] [3],目前在實 8 時控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于 SPCE061A 片內(nèi)只有 32K FLASH和 2K字的 SRAM，很難滿足大容量存儲的需求。為了解決 SPCE061A片內(nèi)存儲容 圖 33主單片機的時鐘電路圖 Fig33 The click circuit of the main SCM 圖 34主單片機的復(fù)位電路圖 Fig34 The diaplasis circuit of the main SCM 量的問題 , 為保證數(shù)據(jù)存儲的快速性 ,本系統(tǒng)使用總線存儲器接口。連接電路如圖 36所示[6]。 4)主單片機和從單片機之間的串行通訊 串行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)以位為單位按先后順序傳送。由于每一瞬間只傳送一位數(shù)據(jù)，需要的傳送線路少，成本低，是各種數(shù)據(jù)設(shè)備之間特別是遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?。實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕腥N，移位寄存器方式、異步串行方 9 式和同步串行方式。在單片機中，主要使用的是移位寄存器方式和異步串行方式。移位寄存器方式是發(fā)送單片機使用并入串出移位寄存器的方式，將數(shù)據(jù)一位一位地移出到傳輸線上，接收端再使用串入并出移位寄存器的方式將數(shù)據(jù)一位一位地 圖 35 SPR4096的管腳圖 Fig 35 The pin of SPR 4096 圖 36存儲器擴展電路圖 Fig36 The circuit of the memory expansion 由傳輸線移進來。異步串 行方式是以字符為單位，一個字符一個字符地傳送，并且每一個字符是要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標志。根據(jù)控制系統(tǒng) 10 的要求，主從單片機之間采用異步串行通信。 構(gòu)成 SPCE061A的 UART的構(gòu)成與其他單片機的異步串行口基本相同，也是由發(fā)送、接收寄存器，控制單元，狀態(tài)標志等組成，實現(xiàn)每次一個字節(jié)的異步串行通信。 UART 數(shù)據(jù)格式 SPCE061A 的 UART 數(shù)據(jù)幀的格式同 MCS51 的串行方式 3及多數(shù)的異步串行通信一樣，采用每幀 11 位 (1位起始位、 8位數(shù)據(jù)、 l 圖 37主從單片機串行 通信結(jié)構(gòu)圖 Fig 37 The frame of the serial munication between main SCM and subsidiary SCM 圖 38主單片機控制結(jié)構(gòu)圖 Fig 38 The controlling circuit of main SCM 位奇偶校驗位、 1位停止位 )的方式； SPCE061A的 UART編程設(shè)置 SPCE061A的 UART也是可編程控制的接口，通過編程控制設(shè)置通信方式、校驗方式、波 11 特率等 [7]。 在主單片機 SPCE061A中 IOB7和 IOBl0必須分別被設(shè)置為輸入和輸出管腳來作為 RxD和 TxD管腳。根據(jù)實際需要在程序中對兩個控制單元的各控制位進行置位或復(fù)位，可以實現(xiàn)對異步串行口工作方式、中斷等的設(shè)置；通過對狀態(tài)的讀取，可以調(diào)整和控制通信。主單片機需要使用串行口對各個從單片機進行指揮、交換數(shù)據(jù)等，就需要實現(xiàn)多機通信。其網(wǎng)絡(luò)連接如圖 37所示。 根據(jù)主單片機各部分電路可以獲得主單片機各接口連接即主單片機控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 38。 從單片機的選擇及 其控制系統(tǒng)設(shè)計 1）從單片機的選擇 從單片機的主要功能是實現(xiàn)都步進電機的控制、與主單片機的通訊及完成行程開關(guān)信號的條理。從系統(tǒng)的經(jīng)濟性考慮，如果從單片機仍選用 16 位單片機，那么系統(tǒng)浪費是很大的。于是我們選擇 ATMEL[8]公司 AT89 系列中經(jīng)濟低價的AT89C2051 產(chǎn)品，它與 MCS51 結(jié)構(gòu)基本一致，區(qū)別是減少了 P0 和 P2 端口，增加了一個模擬比較器。它執(zhí)行速度快，有良好的性能價格比，因而得到越來越廣泛的應(yīng)用。 AT89C2051的機構(gòu)引腳圖如圖 39。其主要特點如下 : 圖 39 AT89C2051引腳 圖 Fig39 The pin of AT892051 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 。 2k可反復(fù)編程 FLASH存儲器（ 10000次）； 15個雙向 I/0口 。 6 個中斷源 。 兩個 16位可編程定時 /計數(shù)器 。 。 12 時鐘頻率 024Hz 。 內(nèi)部 RAM。 兩個外部中斷源 。 低功耗睡眠功能 。 兩個串行中斷 。 從單片機 AT89C2051 控制系統(tǒng)的復(fù)位電路、時鐘電路與主單片機控制系統(tǒng)的復(fù)位電路、時鐘電路不同。其復(fù)位 電路與時鐘電路如圖 310,311 所示。 圖 310從單片機時鐘電路圖 Fig310 The interior surge circuit of subsidiary SCM 圖 311 從單片機的復(fù)位電路圖 Fig311 The diaplasis circuit of the subsidiary SCM 2）履帶式移動機器人的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移 (或線位移 )的機電元件。對這種電機施加一個電脈沖后，其轉(zhuǎn)軸 就轉(zhuǎn)過一個角度，稱為一步 。脈沖數(shù)增加，角位移 (或線位移 )就隨之增加，脈沖頻率高，則步進電機旋轉(zhuǎn)速度就高，反之就低 。分配脈沖的相序改變后，步進電機的轉(zhuǎn)向則隨之而變。步進電機的運動狀態(tài)和通常勻速旋轉(zhuǎn)的電動機有一定的差別，它是步進形式的運動，故也稱其為步進電動 13 機。步進電機有其獨特的優(yōu)點，歸納起來主要有 : (1)步距值不受各種干擾因素的影響。簡而一言之，轉(zhuǎn)子運動的速度主要取決于脈沖信號的頻率，而轉(zhuǎn)子運動的總位移量取決于總的脈沖個數(shù)。 (2)位移與輸入脈沖信號相對應(yīng)，步距誤差不長期積累。因此可 以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可以在要求更高精度時組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 (3)可以用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個結(jié)構(gòu)簡單廉價。 (4)無刷，電動機本體部件少，可靠性高。 (5)控制性能好。起動、停車、反轉(zhuǎn)及其他運行方式的改變，都在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，在一定的頻率范圍內(nèi)運行時，任何運行方式都不會丟步。 (6)停止時有自鎖能力。 (7)步距角選擇范圍大，可在幾角分至 大范圍內(nèi)選擇。在小步距情況下，通常可以在超低速下高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定的運行。 履帶式移動機器人的兩條履帶都用步進電機進行 驅(qū)動，在此選用的是北京四通公司的兩臺 130BYG550ESAKRNI 0801型五相混合式步進電機。步進電機的主要參數(shù)及性能指標有 : 相數(shù) m:電器上獨立成系統(tǒng)而存在的回路個數(shù)即是相數(shù)。步進電機的相數(shù)可以為任意數(shù)，通常 m為 2, 3, 4, 5, 6。 步距角：在不帶任何減速裝置的情況下，輸入一個脈沖信號，步進電機所轉(zhuǎn)過的機械角位移即步距角。 表 31步進電機的參數(shù)表 Table31 The parameter of step motor 相數(shù) 5 步距角 /176。 矩角特性 :步進電機靜轉(zhuǎn)矩和失調(diào)角的關(guān)系稱為矩角特性。靜轉(zhuǎn)矩是指步進電機轉(zhuǎn)子靜止時，控制繞組通以直流電，由失調(diào)角 (定轉(zhuǎn)子齒中心線間夾角 )的存在而引起的電磁轉(zhuǎn)矩。當繞組內(nèi)電流不變時，靜轉(zhuǎn)矩隨失調(diào)角在一個齒距角范圍內(nèi)變化一個周期，在近似分析中視矩角特性為正弦曲線。 最大靜轉(zhuǎn)矩 T：即矩角特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩值。它的值取決于繞組內(nèi)電流的 14 值及通電相數(shù)。 履帶式移動機器人的兩條履帶的兩臺 130BYG550ESAKRNI 0801型五 相混合式步進電機的參數(shù)如 31表所示。 兩履帶在步進電機的驅(qū)動下，當兩步進電機由相同脈沖驅(qū)動時，履帶車直線前進或后退，改變脈沖頻率改變行進速度。當用不同脈沖頻率驅(qū)動時，履帶車轉(zhuǎn)彎一前進或后退，當以相同頻率但相序相反的脈沖驅(qū)動時，兩履帶向相反方向運動，履帶車在原地旋轉(zhuǎn)。 機械手臂由五自由度機械臂與夾鉗式手爪構(gòu)成，具體如 22圖。機械臂有三個典型關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié) 肘關(guān)節(jié) 5 及腕關(guān)節(jié) 8，在肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)之間為大臂 3，肘關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)之間為小臂 7，與肩關(guān)節(jié)下端相連的是一使