畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于能力風(fēng)暴機(jī)器人的紅外通訊模塊設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))</p><p>　　題 目：基于能力風(fēng)暴機(jī)器人的紅外通訊模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院: 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 </p><p>　　基于能力風(fēng)暴機(jī)

2、器人的紅外通訊模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　The design of IR communication module based on Ability Storm Robot</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　這篇論文介紹了基于能力風(fēng)暴機(jī)器人的紅外通訊模塊的設(shè)計(jì)，涉及紅外通訊模塊的選擇，與單片機(jī)的電路連接，用PR

3、OTEL 99 SE繪制電路原理圖及印制電路板電路以及用VJC1.6編寫(xiě)的調(diào)試程序等內(nèi)容。該模塊外圍接口芯片少，電路連線簡(jiǎn)單，可靠性高，較好的解決了機(jī)器人在比賽過(guò)程中的通訊協(xié)作問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞:紅外通訊模塊；PROTEL 99 SE；VJC1.6；機(jī)器人</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　

4、　This paper describes a method of the design of IR communication module,including the selection of IR communication module,the circuit of the MCU and IR communication module, the circuit schematic and printed circuit bo

5、ard are maken out using Protel 99 SE and a simple program using VJC1.6 and so on.This communication module is composed of fewer ciecuit chips and easily linked with higher safety. It solves the communication problem bet

6、ween different robots in the game.</p><p>　　Kerwords: IR communication module; PROTEL 99 SE; VJC1.6;Robots</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論……………………………………………………………………

7、…………1</p><p>　　1.1 課題來(lái)源………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1.1 課題的研究目的和意義………………………………………………1</p><p>　　1.2 目前的國(guó)內(nèi)形勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………2</p><p>　　1.2.1 我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀…

8、……………………………………………2</p><p>　　1.2.2 我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的水平………………………………………………2</p><p>　　1.2.3 我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………3</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方案………………………………………………4</p><p>　　2 能力

9、風(fēng)暴機(jī)器人概述…………………………………………………………5</p><p>　　2.1 開(kāi)設(shè)能力風(fēng)暴機(jī)器人教育的意義…………………………………………5</p><p>　　2.2 能力風(fēng)暴機(jī)器人的外形與結(jié)構(gòu)……………………………………………5</p><p>　　2.2.1 能力風(fēng)暴機(jī)器人的外形………………………………………………5</p><

10、p>　　2.2.2 能力風(fēng)暴機(jī)器人的結(jié)構(gòu)………………………………………………6</p><p>　　2.3 能力風(fēng)暴機(jī)器人的計(jì)算機(jī)硬件……………………………………………11</p><p>　　2.4 能力風(fēng)暴機(jī)器人的開(kāi)發(fā)能力………………………………………………12</p><p>　　2.4.1 軟件開(kāi)發(fā)能力…………………………………………………………12&

11、lt;/p><p>　　2.4.2 機(jī)械擴(kuò)展能力…………………………………………………………12</p><p>　　2.4.3 電子擴(kuò)展能力…………………………………………………………14</p><p>　　3 紅外通訊模塊設(shè)計(jì)………………………………………………………………14</p><p>　　3.1 紅外通訊簡(jiǎn)介…………………………

12、……………………………………14</p><p>　　3.1.1 紅外通訊歷史…………………………………………………………14</p><p>　　3.1.2 紅外通訊原理…………………………………………………………14</p><p>　　3.1.3 紅外通訊特點(diǎn)…………………………………………………………14</p><p>　　3.2

13、紅外通訊模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………………14</p><p>　　3.2.1 方案選擇………………………………………………………………14</p><p>　　3.2.2 方案比較………………………………………………………………17</p><p>　　3.2.3 實(shí)際方案選擇…………………………………………………………18</p>

14、<p>　　3.3 電路原理圖和PCB電路板的繪制…………………………………………18</p><p>　　3.3.1 EDA技術(shù)概述…………………………………………………………18</p><p>　　3.3.2 PROTEL 99 SE 簡(jiǎn)介…………………………………………………19</p><p>　　3.3.3 繪制原理圖………………………………

15、……………………………19</p><p>　　3.3.4 PCB圖繪制……………………………………………………………21</p><p>　　4 紅外通訊模塊的軟件調(diào)試……………………………………………………22</p><p>　　4.1 VJC簡(jiǎn)介……………………………………………………………………22</p><p>　　4.2

16、流程圖和JC代碼編寫(xiě)……………………………………………………22</p><p>　　4.2.1 流程圖編寫(xiě)…………………………………………………………22</p><p>　　4.2.2 JC代碼編寫(xiě)…………………………………………………………25</p><p>　　5 結(jié)論…………………………………………………………………………29</p>&

17、lt;p>　　謝詞………………………………………………………………………………30</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………31</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題來(lái)源</b></p><p>　

18、　機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。它可以說(shuō)是高級(jí)整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。機(jī)器人是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，其研究水平是一個(gè)國(guó)際科技實(shí)力的重要標(biāo)志。</p><p>　　

19、"能力風(fēng)暴"（Ability Storms）機(jī)器人由上海廣茂達(dá)電子信息有限公司開(kāi)發(fā)，呈單片機(jī)結(jié)構(gòu)，外形酷似宇UFO，是專為個(gè)人機(jī)器人的需求設(shè)計(jì)的, 它是最優(yōu)秀的科技類探索性課程及課外活動(dòng)的教具，它融合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的高科技知識(shí)，集輔助教學(xué)和娛樂(lè)于一身。能力風(fēng)暴個(gè)人機(jī)器人的配有5種十幾個(gè)傳感器，另外還可以根據(jù)需要擴(kuò)展其他傳感器，對(duì)環(huán)境的感知能力很強(qiáng)。感知環(huán)境的能力是產(chǎn)生智能行為的前提，因此能力風(fēng)暴能產(chǎn)

20、生許多智能性行為。</p><p>　　本課題主要是設(shè)計(jì)一塊無(wú)線通訊模塊，用于解決“能力風(fēng)暴”大學(xué)版機(jī)器人在比賽過(guò)程中多機(jī)器人協(xié)作的問(wèn)題</p><p>　　1.1.1課題的研究目的和意義</p><p>　　“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)將成為和汽車、電腦并駕齊驅(qū)的主干產(chǎn)業(yè)?！睆凝嫶蟮墓I(yè)機(jī)器人到微觀的納米機(jī)器人，從代表尖端技術(shù)的仿人型機(jī)器人到孩子們喜愛(ài)的寵物機(jī)器人，機(jī)

21、器人正在日益走近我們的生活，成為人類最親密的伙伴。機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化在中國(guó)具有一定的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)和廣闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　　開(kāi)展機(jī)器人研究活動(dòng)，對(duì)加強(qiáng)思想道德教育，提高科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展自身潛能，引導(dǎo)更多學(xué)生關(guān)注科技、熱愛(ài)科技、走進(jìn)科技具有重大意義。同時(shí)有利于積極推進(jìn)基礎(chǔ)教育和高等教育改革，滲透科學(xué)技術(shù)教育，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。</p><p>　　本課題通過(guò)對(duì)基于能力風(fēng)暴機(jī)

22、器人的無(wú)線通訊模塊的設(shè)計(jì),旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注機(jī)器人事業(yè)的發(fā)展，將理論與實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力、協(xié)作能力和綜合能力。為我國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域研究培養(yǎng)后備人才，提高我國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)際地位作出積極貢獻(xiàn)。</p><p>　　1.2 目前國(guó)內(nèi)形勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1 我國(guó)機(jī)器人的基本狀況</p><p>　　近年來(lái)我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)

23、也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的差距，如可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。我國(guó)目前從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位相對(duì)較少，工業(yè)機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求量，長(zhǎng)期大量依靠從國(guó)外引進(jìn)。</p><p>　　我國(guó)非常重視機(jī)器人的研究。國(guó)家“七五”科技攻關(guān)將工業(yè)機(jī)器人和水下機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)列入計(jì)劃，組織了點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)等型號(hào)的工業(yè)機(jī)器

24、人的攻關(guān)，使中國(guó)工業(yè)機(jī)器人一起步就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化方向。</p><p>　　1.2.2 我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的水平</p><p>　　機(jī)器人技術(shù)集機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制等多門學(xué)科于一體，是國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)不僅是國(guó)家工業(yè)關(guān)鍵裝備的重要支撐技術(shù)，也是國(guó)家空間計(jì)劃、國(guó)防裝備以及與社會(huì)安全緊密相關(guān)的反恐防爆裝備的核心技術(shù)之一，同時(shí)還是國(guó)家發(fā)展高技術(shù)服務(wù)

25、業(yè)（如助老助殘機(jī)器人、家庭服務(wù)機(jī)器人）等新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)研發(fā)機(jī)器人技術(shù)，可以提升我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)力，改善人民生活水平。</p><p>　　中國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)“七五”攻關(guān)計(jì)劃、“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國(guó)在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國(guó)

26、機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國(guó)目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動(dòng)化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動(dòng)導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。 </p><

27、p>　　我國(guó)機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等

28、。其發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 1.2.3 我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　(1)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10．3萬(wàn)美元降至97年的6．5萬(wàn)美元,而且最近價(jià)格降低的速度更是驚人。</p><p>　　(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)

29、系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。</p><p>　　(3)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。</p><p>　　(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配

30、、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。</p><p>　　(5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人,不僅節(jié)約了大量的時(shí)間和精力,而且方便實(shí)用。</p><p>　　

31、(6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。</p><p>　　(7)機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。</p

32、><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容和實(shí)施方案</p><p>　　機(jī)器人足球系統(tǒng)的研究涉及非常廣泛的領(lǐng)域，包括機(jī)械電子學(xué)、機(jī)器人學(xué)、傳感器信息融合、智能控制、通訊、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能等等，吸引了世界各國(guó)的廣大科學(xué)研究人員和工程技術(shù)人員的積極參與。更有意義的是，機(jī)器人足球比賽的組織者始終奉行研究與教育相結(jié)合的根本宗旨。蓬勃發(fā)展的機(jī)器人足球比賽對(duì)機(jī)器人的研究起到了巨大的推動(dòng)作用。

33、</p><p>　　在機(jī)器人足球比賽中，各機(jī)器人之間以及機(jī)器人與主機(jī)之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題難以解決。為此可以為其設(shè)計(jì)一塊無(wú)線通訊模塊，該模塊可以解決各機(jī)器人之間以及機(jī)器人與主機(jī)之間的通訊問(wèn)題，使之相互之間能夠更好的協(xié)作。</p><p>　　第二章 能力風(fēng)暴機(jī)器人概述</p><p>　　2.1 開(kāi)設(shè)能力風(fēng)暴機(jī)器人教育的意義</p><p>　　自

34、從20世紀(jì)60年代初世界第一臺(tái)機(jī)器人誕生以后,機(jī)器人技術(shù)得到了迅速地發(fā)展.在21世紀(jì),機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步將會(huì)對(duì)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響.</p><p>　　高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃("863"計(jì)劃)是我國(guó)關(guān)于高技術(shù)的中長(zhǎng)期研究發(fā)展計(jì)劃,智能機(jī)器人是自動(dòng)化領(lǐng)域的主題之一."863"計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施以來(lái),在特種機(jī)器人,機(jī)器人應(yīng)用工程,機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)等方面取得了很大成績(jī),組織和培養(yǎng)了一

35、支數(shù)量可觀的研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍,建立了一批各具特色的研究開(kāi)發(fā)環(huán)境,"863"計(jì)劃已成為我國(guó)發(fā)展智能機(jī)器人技術(shù)的最重要的陣地. 我們非常慶幸有這樣一個(gè)平臺(tái)能使學(xué)生比較全面綜合地了解現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì),機(jī)械,電子,傳感器,計(jì)算機(jī)軟件,硬件,人機(jī)交互,人工智能等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),并親身接觸和體驗(yàn)現(xiàn)代高新技術(shù),在學(xué)生獲得科技知識(shí)和實(shí)踐能力的同時(shí),激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造發(fā)明的潛能,這個(gè)平臺(tái)就是------智能機(jī)器人.<

36、/p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人就是一種非常典型的智能機(jī)器人。</p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人AS-UⅡ（以下簡(jiǎn)稱：AS-UⅡ）是上海廣茂達(dá)公司生產(chǎn)的專門面向教育的機(jī)器人。它融合了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)和人工智能等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，學(xué)生可以通過(guò)使用能力風(fēng)暴個(gè)人機(jī)器人接觸到多方面的知識(shí)和技術(shù)。它提供了一個(gè)接口平臺(tái)，可供用戶進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)，在軟件，機(jī)械，電子等方面均

37、有較強(qiáng)的延拓能力。它采用圖形化交互C語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱VJC）完成AS-UⅡ的軟件開(kāi)發(fā)，具有基于流程圖的編程語(yǔ)言和交互式C語(yǔ)言(簡(jiǎn)稱JC),便于用戶自由發(fā)揮。</p><p>　　開(kāi)展能力風(fēng)暴機(jī)器人研究活動(dòng)，旨在進(jìn)一步加強(qiáng)未成年人思想道德教育，提高廣大青少年的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展自身潛能，引導(dǎo)更多的大中小學(xué)生關(guān)注科技、熱愛(ài)科技、走進(jìn)科技，涌現(xiàn)出更多的未來(lái)科學(xué)家和未來(lái)工程師。在積極推進(jìn)基礎(chǔ)教育和高等教育改革的過(guò)程中，滲透科學(xué)技術(shù)

38、教育，努力培養(yǎng)大中小學(xué)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。</p><p>　　2.2 能力風(fēng)暴機(jī)器人的外形與結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1 能力風(fēng)暴機(jī)器人的外形</p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人外形酷似UFO，圖2.1是能力風(fēng)暴機(jī)器人的外觀俯視圖。</p><p>　　2.2.2能力風(fēng)暴機(jī)器人的結(jié)構(gòu)</p><p>　

39、　AS-UII 是面向教育的新一代智能移動(dòng)機(jī)器人。AS-UII結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2.2</p><p>　　圖2.2 AS-UII的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.1 能力風(fēng)暴機(jī)器人的外觀俯視圖</p><p>　　AS-UII有一個(gè)功能強(qiáng)大的微處理系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)，而且它還能擴(kuò)展聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、和觸覺(jué)，成為真正意義上的智能機(jī)器人。 AS-UII的身體結(jié)構(gòu)主要由控

40、制部分、傳感器部分和執(zhí)行部分三大部分組成。每一部分介紹如下：</p><p><b>　　1．控制部分</b></p><p>　　控制部分是AS-UII機(jī)器人的核心組成部分，見(jiàn)圖2.3。</p><p>　　圖2.3 AS-UII的控制部分</p><p>　　從圖中我們可以清楚的看到AS-UII控制部分的主要由以下兩

41、個(gè)部分組成：</p><p><b>　　1）主板</b></p><p>　　位于AS-UII“心臟”部位的控制部件是AS-UII的大腦——主板，它由很多電子元器件組成，跟人的大腦一樣，主要完成接收信息、處理信息、發(fā)出指令等一系列過(guò)程。AS-UII的大腦有記憶功能，這主要由主板上的內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)，至于“大腦”的分析、判斷、決斷功能則由主板上的眾多芯片共同完成。</

42、p><p><b>　　2）控制按鍵</b></p><p>　　位于AS-UII背部的控制面板，是AS-UII機(jī)器人運(yùn)行控制部件，具體按鍵分布如下圖所示：</p><p>　　圖2.4 控制按鍵部分</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)按鈕</b></p><p>　　控制AS-U

43、II電源開(kāi)關(guān)的按鈕，按此按鈕可以打開(kāi)或關(guān)閉機(jī)器人電源。</p><p><b>　　“電源”指示燈</b></p><p>　　按下AS-UII的開(kāi)關(guān)后，這個(gè)燈會(huì)發(fā)綠光，這時(shí)就可以與機(jī)器人進(jìn)行交流。</p><p><b>　　“充電”指示燈</b></p><p>　　當(dāng)你給機(jī)器人充電時(shí)，“充電”

44、指示燈發(fā)紅光。</p><p><b>　　“充電口”</b></p><p>　　將充電器的相應(yīng)端插入此口，再將另一端插到電源上即可對(duì)機(jī)器人充電。</p><p><b>　　“下載口”</b></p><p>　　“充電口”旁邊的“下載口”用于下載程序到機(jī)器人主板上，使用時(shí)只需將串口連接線的相應(yīng)

45、端插入下載口，另一端與計(jì)算機(jī)連接好，這樣機(jī)器人與計(jì)算機(jī)就連接起來(lái)了。</p><p>　　“復(fù)位/ASOS”按鈕</p><p>　　這是個(gè)復(fù)合按鈕，用于下載操作系統(tǒng)和復(fù)位。當(dāng)串口通信線接插在下載口上時(shí)，按擊此按鈕，機(jī)器人系統(tǒng)默認(rèn)為此操作為下載操作系統(tǒng)；如果你想使用其復(fù)位功能則需要將通信線拔下，按擊此按鈕，機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)為此操作為系統(tǒng)復(fù)位。</p><p><b

46、>　　“運(yùn)行”鍵</b></p><p>　　打開(kāi)電源后，按擊“運(yùn)行”鍵，機(jī)器人就可以運(yùn)行內(nèi)部已存儲(chǔ)的程序，按照“指令”行動(dòng)。</p><p><b>　　“通信”指示燈</b></p><p>　　“通信”指示燈位于機(jī)器人主板的前方，在給AS-UII下載程序時(shí)，這個(gè)黃燈會(huì)閃爍，這樣就表明下載正常，程序正在進(jìn)入機(jī)器人的“大腦”

47、即CPU。</p><p><b>　　2．傳感器部分</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人的傳感器，如圖2.5所示。主要有以下五種傳感器：</p><p><b>　　1）碰撞傳感器</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人的下部放置了一個(gè)碰撞系統(tǒng)，保證AS-UII機(jī)器人的正常活動(dòng)

48、。AS-UII機(jī)器人的碰撞機(jī)構(gòu)能夠檢測(cè)到來(lái)自360°范圍內(nèi)物體的碰撞，使AS-UII機(jī)器人遭遇到來(lái)自不同方向的碰撞后，能夠轉(zhuǎn)彎避開(kāi)并保持正常活動(dòng)。</p><p><b>　　紅外傳感器</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人的紅外傳感器共包含兩種器件：紅外發(fā)射管和紅外接收管，看圖2.5就可以發(fā)現(xiàn)紅外接收管位于AS-UII機(jī)器人的正前方，兩只紅外發(fā)射

49、管位于紅外接收管的兩側(cè)。紅外發(fā)射管可以發(fā)出紅外線，紅外線在遇到障礙后被反射回來(lái)，紅外接收管接收到被反射回來(lái)的紅外線以后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入CPU進(jìn)行處理。AS-UII機(jī)器人的紅外傳感器能夠看到前方10cm～80cm，90°范圍內(nèi)的比210mmx150mm面積大的障礙物，如果障礙物太小太細(xì)、或者在它的可視范圍以外，它可就沒(méi)法看到了。在AS-UII機(jī)器人的可視范圍內(nèi)，它的可視距離是可以調(diào)整的。</p><p&g

50、t;　　圖2.5 AS-UII傳感器部分</p><p><b>　　3）光敏傳感器</b></p><p>　　光敏傳感器是由兩個(gè)光敏電阻組成，它位于機(jī)器人的正前方。光敏傳感器能夠探測(cè)光線，不過(guò)在這里我們是讓它看見(jiàn)特定的顏色。在AS-UII機(jī)器人的光敏傳感器罩上了一層濾光紙，通過(guò)它的顏色來(lái)決定AS-UII機(jī)器人能探測(cè)什么顏色的光線。</p><p

51、><b>　　話筒</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人的話筒的功能很強(qiáng)，它可以感受到聲音的強(qiáng)弱。但AS-UII的話筒和人的耳朵一樣，并不是所有的聲音都能聽(tīng)得見(jiàn)，能聽(tīng)見(jiàn)的聲音在一定的頻率范圍內(nèi)，這個(gè)范圍和人能聽(tīng)得到的范圍大致是一樣的，大約是16Hz～20000Hz的機(jī)械波。</p><p>　　AS-UII機(jī)器人在聽(tīng)到聲音命令后，會(huì)根據(jù)指示（由程序事先

52、輸入）采取行動(dòng)。5）光電編碼器</p><p>　　在AS-UII機(jī)器人里有碼盤(pán)和光耦（光電編碼器）。光電編碼器主要作為控制的反饋信號(hào)。光耦通過(guò)測(cè)定隨輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的碼盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，得出輪子所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，從而測(cè)定距離。</p><p><b>　　3．執(zhí)行部分</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人的執(zhí)行部分是指機(jī)器人執(zhí)行具體功能時(shí)所要用

53、到的部件，如圖2.6AS-UII執(zhí)行部分所示。</p><p><b>　　LCD</b></p><p>　　圖2.6 AS-UII執(zhí)行部分</p><p><b>　　1）揚(yáng)聲器</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人也可以通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出一定頻率的聲音，也可以通過(guò)編程讓機(jī)器人演奏歌曲。&

54、lt;/p><p><b>　　2）LCD</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人上的LCD可以顯示除中文外的各種字符。利用LCD可以單步顯示程序運(yùn)行的中間結(jié)果。</p><p>　　3）主動(dòng)輪及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　AS-UII機(jī)器人的主動(dòng)輪有兩只，能夠完成向前直走，向后轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，原地打轉(zhuǎn)這些平地

55、上的技術(shù)動(dòng)作；正因?yàn)橛序?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪箱的存在，AS-UII才可以利用直流電機(jī)輸出的動(dòng)力。</p><p><b>　　從動(dòng)輪</b></p><p>　　AS-UII機(jī)器人有2只從動(dòng)輪，通過(guò)安置彈簧，它們可以在垂直與地面的方向上上下移動(dòng)，保持機(jī)器人動(dòng)態(tài)平衡和實(shí)現(xiàn)一定的越障功能。</p><p><b>　　5）直流電機(jī)</b>

56、;</p><p>　　在AS-UII機(jī)器人上有兩個(gè)直流電機(jī)。</p><p>　　4．AS-UII的能源</p><p>　　將AS-UII機(jī)器人頭朝下翻過(guò)來(lái)，就能夠看到它的底盤(pán)下安裝有一個(gè)盒體，這就是電池。見(jiàn)圖2.7 AS-UII的電池。智能機(jī)器人的能量就來(lái)自于這個(gè)電池。</p><p>　　圖2.7 AS-UII的電池</p>

57、;<p>　　2.3 能力風(fēng)暴機(jī)器人的計(jì)算機(jī)硬件</p><p>　　人對(duì)周圍環(huán)境的反應(yīng)過(guò)程主要是感覺(jué)→大腦思考→作出反映，機(jī)器人的信息處理流程也是如此。</p><p>　　能力風(fēng)暴智能機(jī)器人的配有5種十幾個(gè)傳感器，另外還可以根據(jù)需要擴(kuò)展其他傳感器，對(duì)環(huán)境的感知能力很強(qiáng)。感知環(huán)境的能力是產(chǎn)生智能行為的前提，因此能力風(fēng)暴能產(chǎn)生許多智能性行為。</p><p

58、>　　能力風(fēng)暴通過(guò)微控制器（microcontroller）來(lái)思維。我們采用的是Motorola公司8位單片機(jī)中功能最強(qiáng)、集成功能最全的高檔機(jī)種。它的可靠性很高，有程序自下載功能。能力風(fēng)暴連上串口線就可自動(dòng)下載程序。</p><p>　　計(jì)算機(jī)硬件決定了機(jī)器的極限潛能，去開(kāi)發(fā)這種潛能是軟件的工作。我們?yōu)橛脩籼峁┝私换ナ綀D形化編程C語(yǔ)言—VJC，它使開(kāi)發(fā)能力風(fēng)暴的高層行為充滿了樂(lè)趣。有的低層的驅(qū)動(dòng)軟件與硬件相

59、關(guān)太緊密或?qū)崟r(shí)要求很高，需要用匯編語(yǔ)言來(lái)處理。</p><p>　　能力風(fēng)暴智能機(jī)器人的執(zhí)行器有：二只高性能直流電機(jī)；一只喇叭；一只2*16字符的液晶顯示器。</p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 能力風(fēng)暴機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　能力風(fēng)暴計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)策略是盡量選擇功能齊全

60、、可靠、周邊設(shè)備集成度高的微控制器，價(jià)格也需控制，能讓中國(guó)的學(xué)生以可以承受的價(jià)格獲得世界上先進(jìn)的智能機(jī)器人計(jì)算平臺(tái)。Motorola生產(chǎn)的68HC11，使我們以極少的周邊芯片獲得了齊全的功能，8個(gè)模擬口，5個(gè)輸入捕捉，3個(gè)PWM輸出，16位地址，8位數(shù)據(jù)總線，串口，以及4個(gè)通用I/O。</p><p>　　同時(shí)，充分考慮到軟件開(kāi)發(fā)工具問(wèn)題。因?yàn)闆](méi)有優(yōu)秀方便的軟件開(kāi)發(fā)工具，硬件只能成為專有系統(tǒng)，而無(wú)法成為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

61、68HC11的自下載功能，使我們擁有了純軟件開(kāi)發(fā)調(diào)試的優(yōu)秀工具JC。JC即可用于開(kāi)發(fā)高層應(yīng)用軟件，又便于開(kāi)發(fā)低層驅(qū)動(dòng)，還能交互調(diào)試。</p><p><b>　　1．微控制器</b></p><p>　　68HC11E1有CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、定時(shí)器系統(tǒng)、串行口、A/D、并行I/O口，中斷和復(fù)位系統(tǒng)組成。</p><p><b>　　2

62、. 外部存儲(chǔ)器</b></p><p>　　能力風(fēng)暴智能機(jī)器人擴(kuò)展了32K的靜態(tài)不揮發(fā)RAM。其優(yōu)點(diǎn)是既有靜態(tài)RAM的速度和方便（70ns），又有EEPROM或FlashRom的掉電不丟失性，從而能將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)芯片。AS62256寫(xiě)入的數(shù)據(jù)可保存十年以上，同時(shí)具有可靠的上電、掉電、強(qiáng)靜電等數(shù)據(jù)保護(hù)功能。</p><p><b>　　3.電源與復(fù)位電路</

63、b></p><p>　　能力風(fēng)暴控制板采用Maxim603穩(wěn)壓芯片，提供500MA，5V電壓，該芯片自身的功耗很低。低電壓復(fù)位保護(hù)電路采用DS1233D-10，當(dāng)電壓低于4.5V，將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，同時(shí)紅色RST發(fā)光二極管變亮。</p><p>　　2.4 能力風(fēng)暴機(jī)器人的開(kāi)發(fā)能力</p><p>　　2.4.1軟件開(kāi)發(fā)能力</p><p&

64、gt;　　標(biāo)準(zhǔn)Ｃ語(yǔ)言子集，簡(jiǎn)潔的專業(yè)程序員語(yǔ)言支持浮點(diǎn)運(yùn)算、指針、多維數(shù)組；先進(jìn)的多任務(wù)操作系統(tǒng)ＡＳＯＳ；便于學(xué)習(xí)的圖形化交互式Ｃ語(yǔ)言；眾多的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序代碼，在高手的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)編程。</p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人AS- UⅡ它采用圖形化交互C 語(yǔ)言( 簡(jiǎn)稱VJC)完成AS- UⅡ的軟件開(kāi)發(fā), 具有基于流程圖的編程語(yǔ)言和交互式C 語(yǔ)言(簡(jiǎn)稱JC),便于用戶自由發(fā)揮。</p><p&

65、gt;　　2.4.2 機(jī)械擴(kuò)展能力</p><p>　?。敝粒常矀€(gè)直流電機(jī)；１至４個(gè)步進(jìn)電機(jī)交流伺服電機(jī)；１至３２個(gè)繼電器、電繼閥、記憶合金；１至３２個(gè)燈泡、電熱絲、蜂鳴器。擴(kuò)展實(shí)例：滅火風(fēng)扇，機(jī)械手臂，裝飾彩燈等。</p><p>　　2.4.3 電子擴(kuò)展能力</p><p>　?。敝翈装俾罚肝荒M輸入；３至幾十路輸出捕捉；３２路數(shù)字式輸出。擴(kuò)展實(shí)例：超聲測(cè)距卡，

66、紅外測(cè)距卡，６路伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡，８路輸入輸出。</p><p>　　第三章 紅外通訊模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1紅外通訊簡(jiǎn)介</b></p><p>　　3.1.1紅外通訊歷史</p><p>　　紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)成立于1993年，起初，采用紅外通訊標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2kb/s的速度傳

67、輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4Mb/s。</p><p>　　3.1.2紅外通訊原理</p><p>　　紅外通訊通過(guò)使用紅外光進(jìn)行通訊，發(fā)送設(shè)備將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，接收設(shè)備則再將光信號(hào)還原成電信號(hào)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　3.1.3紅外通訊特點(diǎn)</p><p>　　紅外通訊的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而成本低廉，并且還具有移動(dòng)

68、通訊所需的體積小，功耗低，連接方便的特點(diǎn)。此外紅外線發(fā)射角度較小，傳輸安全性高。</p><p>　　紅外傳輸?shù)牟蛔阍谟谒且环N視距傳輸，兩個(gè)通訊設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，中間不能有障礙。</p><p>　　3.2紅外通訊模塊設(shè)計(jì) </p><p><b>　　3.2.1方案選擇</b></p><p>　　3.2.1.1方案

69、Ι：本方案是基于經(jīng)典芯片NE555，單片機(jī)89C51以及Vishay公司生產(chǎn)的紅外收發(fā)芯片TSAL6238，TSOP1738的分立式紅外收發(fā)模塊，其電路原理圖如下圖1所示：</p><p>　　其中紅外發(fā)送器電路包括脈沖振蕩器、驅(qū)動(dòng)管T1和T2、紅外發(fā)送器D1和D2等部分。其中脈沖振蕩器有NE555定時(shí)器、電阻（R1、R2）和電容（C1、C2）組成，用以產(chǎn)生38kHZ的脈沖序列作為載波信號(hào)；紅外發(fā)射管D1、D2選

70、用Vishay公司生產(chǎn)的TSAL6238，用來(lái)向外發(fā)射950nm的紅外光束。</p><p>　　紅外發(fā)送器工作原理為：串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)的串行輸出端TXD發(fā)送并驅(qū)動(dòng)T1管，數(shù)位“0”使T1管導(dǎo)通，通過(guò)T2管調(diào)制成38kHZ的載波信號(hào)，并利用兩個(gè)紅外發(fā)射管D1、D2以光脈沖的形式向外發(fā)送。數(shù)位“1”使T1管截止，紅外發(fā)射管D1、D2不發(fā)射紅外光。</p><p>　　紅外接收器工作原理為：紅

71、外接收電路選用Vishay公司生產(chǎn)的專用紅外接收模塊TSOP1738。該模塊是一個(gè)三端元件，使用單電源+5V，具有功耗低，輸入靈敏度高，對(duì)其他波長(zhǎng)紅外線不敏感等特點(diǎn)，其內(nèi)部框圖如下圖3所示：</p><p>　　TSOP1738的工作原理為：首先，通過(guò)紅外敏感元件將接收到的頻率為38kHZ的脈沖調(diào)制紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由前放大器和自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大處理。然后，通過(guò)帶通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電

72、路進(jìn)行解調(diào)。最后由輸出級(jí)電路進(jìn)行反向放大輸出。</p><p>　　3.2.1.2方案Ⅱ：本方案是基于單片機(jī)89C51，紅外收發(fā)芯片ZHX1010的紅外收發(fā)模塊，其接口電路如圖所示：</p><p>　　其中ZHX1010是一個(gè)符合IrDA SIR(串行紅外協(xié)議)的收發(fā)芯片，該芯片在1M范圍內(nèi)的最高速度可達(dá)115.2kbps。而且他的供電范圍較寬（2.4V-5.5V），可方便的與各種電壓的

73、CPU進(jìn)行連接。ZHX1010在3V供電時(shí)，其典型電流只有90Ua,非常適用于電池供電產(chǎn)品。此外，ZHX1010體積小，僅有9.9mm*3.7mm，且其外圍芯片少（只需一個(gè)電阻和一個(gè)電容）。</p><p>　　ZHX1010有6個(gè)引腳，依次是LEDA/TXD/RXD/SD/Vcc和GND。LEDA內(nèi)部與IRED紅外發(fā)光二極管相連，外部接一限流電阻到Vcc，以給紅外管提供工作電流。但應(yīng)注意提供的最大電流不能超過(guò)5

74、00mA.TXD是數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，該引腳內(nèi)部帶有下拉電阻，可以直接接到MCU的數(shù)據(jù)發(fā)送端，當(dāng)器件進(jìn)入省電模式時(shí)，該下拉電阻開(kāi)路。RXD是接收到紅外數(shù)據(jù)后的輸出腳，他是一個(gè)三態(tài)輸出引腳，該引腳無(wú)需外接電阻。SD是省電模式控制腳，該引腳輸入高電平時(shí)進(jìn)入省電模式，此時(shí)的最大電流只有1uA。</p><p>　　ZHX1010典型應(yīng)用電路</p><p><b>　　3.2.2方案比較&l

75、t;/b></p><p>　　方案Ⅰ雖然也實(shí)現(xiàn)了所要求的功能，但其中較多的使用了分立器件，其外圍接口電路復(fù)雜，所需芯片較多。同時(shí)由于使用分立元件的緣故，其穩(wěn)定性較差，實(shí)際操作時(shí)抗干擾能力不足，此外各元件的參數(shù)不清，使用有一定困難。</p><p>　　方案Ⅱ使用了集成芯片ZHX1010，該芯片外圍接口電路簡(jiǎn)單，只需一個(gè)電阻，一個(gè)電容，所需電壓范圍較廣，可以方便的與各種單片機(jī)相連，集

76、成度高，性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于較復(fù)雜的工作環(huán)境，抗干擾能力較強(qiáng)，是一種較常用的紅外收發(fā)模塊。</p><p>　　3.2.3實(shí)際方案選擇</p><p>　　基于以上論述中方案Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)較多，實(shí)現(xiàn)較為方便，因此使用方案Ⅱ的模式，但所用單片機(jī)應(yīng)換做能力風(fēng)暴機(jī)器人的主MCU-MC68HC11,其實(shí)際電路連接如下圖所示：</p><p>　　3.3電路原理圖和PCB電路板的繪

77、制</p><p>　　3.3.1 EDA技術(shù)概述</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，某些特殊類型電路的設(shè)計(jì)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，但目前能實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化設(shè)計(jì)的電路類型不多，大部分情況下要以“人”為主體，借助計(jì)算機(jī)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，這種設(shè)計(jì)模式稱作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱CAD）。</p><p>　　EDA技術(shù)是計(jì)算機(jī)在電子工

78、程技術(shù)上的一項(xiàng)重要應(yīng)用，是在電子線路CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CAT（計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試）等技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析、器件制作到設(shè)計(jì)印制板的整個(gè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。</p><p>　　3.3.2 PROTEL 99

79、 SE簡(jiǎn)介</p><p>　　Protel軟件包是90年代初由澳大利亞Protel Technology公司研制開(kāi)發(fā)的，應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成原理圖、印制板設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)和電</p><p>　　仿真等，可以設(shè)計(jì)32個(gè)

80、信號(hào)層，16個(gè)電源--地層和16個(gè)機(jī)加工層。</p><p>　　Protel99SE中主要功能模塊如下。</p><p>　?、臕dvanced Schematic 99SE（原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)）</p><p>　　該模塊主要用于電路原理圖設(shè)計(jì)、原理圖元件設(shè)計(jì)和各種原理圖報(bào)表生成等。</p><p>　?、艫dvanced PCB 99SE（

81、印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)）</p><p>　　該模塊提供了一個(gè)功能強(qiáng)大和交互友好的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，主要用于PCB設(shè)計(jì)</p><p>　　元件封裝設(shè)計(jì)、報(bào)表形成及PCB輸出。</p><p>　?、茿dvanced Route 99SE（自動(dòng)布線系統(tǒng)）</p><p>　　該模塊是一個(gè)集成的無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線系統(tǒng)，布線效率高。</p>

82、<p>　?、華dvanced Integrity 99SE（PCB信號(hào)完整性分析）</p><p>　　該模塊提供精確的板級(jí)物理信號(hào)分析，可以檢查出串?dāng)_、過(guò)沖、下沖、延時(shí)</p><p>　　阻抗等問(wèn)題，并能自動(dòng)給出具體解決方案。</p><p>　?、葾dvanced SIM 99SE（電路仿真系統(tǒng)）</p><p>　　該模塊

83、是一個(gè)基于最新Spice3.5標(biāo)準(zhǔn)的仿真器，為用戶的設(shè)計(jì)前端提供了</p><p>　　整、直觀的解決方案。</p><p>　?、蔄dvanced PLD 99SE（可編程邏輯器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)）</p><p>　　該模塊是一個(gè)集成的PLD開(kāi)發(fā)環(huán)境，可使用原理圖或CUPL硬件描述語(yǔ)言作</p><p>　　設(shè)計(jì)前端，能提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JEDEC輸出

84、。</p><p>　　3.3.3繪制原理圖</p><p>　　原理圖繪制步驟：利用PROTEL99SE進(jìn)行電路設(shè)計(jì)可分為3個(gè)步驟，第一是繪制電路原理圖，第二是根據(jù)原理圖產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表，第三是印制電路板設(shè)計(jì)。原理圖繪制是印制板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，其設(shè)計(jì)步驟如下，根據(jù)實(shí)際情況可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。</p><p><b>　?、判陆ㄔ韴D文件。</b>&l

85、t;/p><p>　?、圃O(shè)置圖紙和工作環(huán)境。</p><p><b>　?、茄b載元器件庫(kù)。</b></p><p>　?、确胖盟璧脑骷㈦娫捶?hào)等。</p><p>　?、稍骷季趾瓦B線。</p><p>　?、史胖脴?biāo)注文字等進(jìn)行電路標(biāo)注說(shuō)明。</p><p>　?、穗姎?/p>

86、規(guī)則檢測(cè)、線路、標(biāo)識(shí)調(diào)整與修改。</p><p><b>　?、坍a(chǎn)生相關(guān)報(bào)表。</b></p><p>　　⑼電路圖存盤(pán)及輸出。</p><p>　　原理圖繪制注意事項(xiàng)總結(jié)： </p><p>　　在繪制原理圖前一般要先設(shè)置文檔參數(shù)和工作系統(tǒng)參數(shù)。</p><p>　　繪制原理圖一般包括參數(shù)設(shè)置、

87、放置元件、元件連線、編輯調(diào)整和打印輸出等步驟。電路的繪制即可以使用菜單命令，也可以使用畫(huà)圖工具欄。</p><p>　　原理圖繪制中，總線必須和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)配合使用，總線不是實(shí)際的連線，只是一種示意線，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)則能體現(xiàn)連接信息，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的連線在電氣性能上是相連的。</p><p>　　在復(fù)雜的電路中，可以采用層次式電路圖來(lái)簡(jiǎn)化電路，層次圖電路由主圖和若干個(gè)子圖構(gòu)成，它們之間的連接通過(guò)I

88、/O端口和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電路繪制完畢，通過(guò)ERC檢查可以了解電路中有無(wú)錯(cuò)誤。</p><p>　　繪制完畢的電路圖可以生成網(wǎng)絡(luò)表和元件清單，前者包含著元件的封裝信息和連線信息，是聯(lián)系印制板設(shè)計(jì)的紐帶；后者主要包含元件的標(biāo)號(hào)、標(biāo)稱值和數(shù)量等信息。</p><p>　　原理圖繪制完畢可以通過(guò)打印機(jī)或繪圖儀輸出電路圖。</p><

89、p><b>　　原理圖：</b></p><p>　　根據(jù)方案二，可繪制電路圖如下所示：</p><p>　　此圖中涉及與系統(tǒng)總線BUSA,BUSB的鏈接，相關(guān)資料可查閱參考文獻(xiàn)《能力風(fēng)暴機(jī)器人配件手冊(cè)》。</p><p>　　3.3.4 PCB圖繪制</p><p><b>　　PCB圖繪制步驟：<

90、;/b></p><p>　?。?）新建一SCH文件，繪制整個(gè)電機(jī)控制電路的電路原理圖</p><p>　?。?）另新建一SCH文件，繪制用于產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表的擴(kuò)展卡原理圖</p><p>　　（3）在擴(kuò)展卡原理圖中定義元件的封裝</p><p><b>　?。?）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表</b></p><p&g

91、t;　　（5）新建一PCB文件，繪制出電路板邊框，裝載元件封裝庫(kù)并加載網(wǎng)絡(luò)表，各元件封裝圖便會(huì)出現(xiàn)在該界面上。元件排列雜亂無(wú)章，且各元件之間用飛線連接。</p><p>　?。?）手動(dòng)調(diào)整元件的布局，使各元件擺放盡量整齊美觀。</p><p>　?。?）進(jìn)行布線，由于設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，元件較少，可使用自動(dòng)布線。</p><p>　?。?）對(duì)文字、個(gè)別元件、走線做些調(diào)整以

92、及敷銅。</p><p>　?。?）檢查核對(duì)網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　PCB圖：由電路原理圖，生成PCB圖如下：</p><p>　　其實(shí)際尺寸由各元件尺寸及機(jī)器人內(nèi)部空間要求記為2000mil*1500mil。</p><p>　　第四章 紅外通訊模塊的軟件調(diào)試</p><p><b>　　4.1 VJC

93、簡(jiǎn)介</b></p><p>　　圖形化交互式C語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱VJC）是用于能力風(fēng)暴智能機(jī)器人系列產(chǎn)品的</p><p>　　件開(kāi)發(fā)系統(tǒng),具有基于流程圖的編程語(yǔ)言和交互式C 語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱JC）。VJC </p><p>　　開(kāi)發(fā)智能機(jī)器人項(xiàng)目、程序與算法、教學(xué)等提供了簡(jiǎn)單而又功能強(qiáng)大的平臺(tái)</p><p>　　是全球開(kāi)創(chuàng)性的具有自主知識(shí)

94、產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。</p><p>　　在 VJC 中，不僅可以用直觀的流程圖編程，也可以用JC 語(yǔ)言編寫(xiě)更高</p><p><b>　　的機(jī)器人程序。</b></p><p>　　VJC 操作簡(jiǎn)便，有活潑明快的圖案和簡(jiǎn)短的文字說(shuō)明。讀者可以使用圖形</p><p>　　化的模塊，由頂向下搭建流程圖，搭建流程圖的同時(shí)，動(dòng)態(tài)生

95、成無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤的JC 代碼。流程圖搭建完畢，程序就已經(jīng)編寫(xiě)完成，可以立即下載到機(jī)器人中運(yùn)行。</p><p>　　4.2 流程圖和JC代碼編寫(xiě)</p><p>　　4.2.1 流程圖編寫(xiě)</p><p>　　流程圖是用一些圖形表示各種操作的。用圖形表示算法，直觀形象，易于理解。流程圖能夠比較清楚地顯示程序的邏輯關(guān)系，因此它是表示算法的較好工具。</p>

96、<p>　　一個(gè)流程圖包括以下幾個(gè)部分：</p><p><b>　　表示相應(yīng)操作的框；</b></p><p><b>　　帶箭頭的流程線；</b></p><p>　　框內(nèi)外必要的文字說(shuō)明。</p><p>　　其中，“表示相應(yīng)操作的框”有以下四種（見(jiàn)圖4.1），流程圖使用這四種圖框，

97、就能將編程的思想很好地體現(xiàn)出來(lái)。</p><p>　　下面就通過(guò)一個(gè)具體的例子來(lái)認(rèn)識(shí)流程圖。</p><p>　　例：在 50 名學(xué)生中，將成績(jī)?cè)?0 分以上者的學(xué)號(hào)和成績(jī)打印出來(lái)。流程圖表示如圖4.2所示。</p><p>　　用常規(guī)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言（如C、FORTRAN、JAVA）編程，需要輸入復(fù)雜的程序代碼，并且編寫(xiě)的程序還要符合特定的語(yǔ)法。而流程圖編程不需要

98、記憶計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的語(yǔ)法，不需要使用鍵盤(pán)輸入程序代碼，只需要按照“先作什么，后作什么”的設(shè)想，就可以編出程序。VJC正是按這個(gè)思想設(shè)計(jì)的。使用VJC軟件，學(xué)生們不用關(guān)心語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，同時(shí)也有效避免了語(yǔ)法錯(cuò)誤，有利于集中精力尋求解決問(wèn)題的方法。</p><p>　　圖4.1 表示相應(yīng)操作的四種圖像</p><p><b>　　圖4.2 流程圖</b></p>

99、<p>　　VJC的流程圖模型由幾種基本形狀的模塊及帶有箭頭的方向線組成。</p><p>　　VJC的模塊包括：執(zhí)行器模塊（藍(lán)色矩形）、單功能傳感器模塊（紫色平行四邊形）、帶判斷功能的傳感器模塊(紫色菱形)、控制模塊（紅色菱形）和程序模塊（黃色矩形或橢圓形）五種。</p><p>　　VJC的主要模塊圖如下：</p><p>　　圖4.3 VJC的主

100、要模塊圖</p><p>　　VJC流程圖支持多任務(wù)程序、子程序調(diào)用、浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)、全局變量、簡(jiǎn)單表達(dá)式、復(fù)合條件判斷以及循環(huán)嵌套等。</p><p>　　每一個(gè)模塊都可以完成一定的功能。只要按清晰的思路連接這些模塊，就可以很快地完成一個(gè)程序的編寫(xiě)。</p><p>　　紅外通訊模塊的流程圖如下：</p><p>　　數(shù)據(jù)發(fā)送模塊流程圖

101、 數(shù)據(jù)接收模塊流程圖</p><p>　　4.2.2 JC代碼編寫(xiě)</p><p>　　交互式C語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱JC）是用于能力風(fēng)暴智能機(jī)器人的專用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。</p><p>　　JC由兩部分組成：編譯環(huán)境和能力風(fēng)暴操作系統(tǒng)ASOS。JC實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的一個(gè)子集，它包括控制語(yǔ)句（for，while，if else）、局部變

102、量和全局變量、數(shù)組、指針、16位和32位整數(shù)以及32位浮點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　JC不直接編譯生成針對(duì)特定處理器的機(jī)器代碼，而是先編譯生成基于堆棧虛擬機(jī)的偽代碼。然后這種偽代碼由能力風(fēng)暴操作系統(tǒng)解釋執(zhí)行。JC這種不尋常的編譯方式有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　（1）解釋執(zhí)行：允許檢查運(yùn)行錯(cuò)誤。例如：JC在運(yùn)行時(shí)，數(shù)組下標(biāo)的檢查。</p><p>　?。?）代碼

103、更精簡(jiǎn)：偽代碼比機(jī)器代碼更簡(jiǎn)短。</p><p>　?。?）多任務(wù)：由于偽代碼是完全基于堆棧的，進(jìn)程狀態(tài)完全由它的堆棧和程序計(jì)數(shù)器所決定。因此只需要裝載新的堆棧指針和程序計(jì)數(shù)器就可以方便地實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換。任務(wù)切換由操作系統(tǒng)處理，而不是編譯器。</p><p>　　JC與標(biāo)準(zhǔn)C對(duì)比有以下特點(diǎn)：</p><p>　　JC語(yǔ)言是建立在ANSI C標(biāo)準(zhǔn)上的。但是它們有些重要的

104、區(qū)別。</p><p>　　許多區(qū)別是因?yàn)镴C比標(biāo)準(zhǔn)C更“安全”。例如，JC在運(yùn)行時(shí)要檢查數(shù)組下標(biāo)，所以數(shù)組不能被變?yōu)橹羔?，也不可以進(jìn)行指針運(yùn)算。</p><p>　　另一些區(qū)別是由于JC的運(yùn)行時(shí)間更短更高效。</p><p>　　根據(jù)以上流程圖生成的JC代碼如下：</p><p><b>　　數(shù)據(jù)發(fā)送程序：</b>&l

105、t;/p><p>　　int gi_1=0;</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hold_serial();</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　

106、　int i_4;</b></p><p>　　for(i_4=0;i_4<100;i_4++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　gi_1=gi_1+1;</p><p>　　serial_putchar(gi_1);</p><p>　　wait(0

107、.300000);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　share_serial();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)接收程序：</

108、b></p><p>　　int sci_1=0;</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hold_serial();</p><p><b>　　while(1)</b></p><

109、p><b>　　{</b></p><p>　　sci_1=serial_getchar();</p><p>　　printf(“sci_1=%d\n”,sci_1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　share_serial();</p><

110、p><b>　　}</b></p><p>　　以上給出了數(shù)據(jù)收發(fā)程序的代碼編寫(xiě)，若要驗(yàn)證其可行性，還需編寫(xiě)測(cè)試程序，觀察程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確，方法如下：</p><p>　　將下面發(fā)送和接收程序分別下載到兩臺(tái)裝有紅外通訊模塊的機(jī)器人中，</p><p>　　發(fā)送數(shù)據(jù)測(cè)試程序wlserial_send.jc</p><

111、;p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i=0;</b></p><p>　　hold_serial();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>

112、<b>　　{</b></p><p>　　serial_putchar(i);</p><p>　　wait(0.2);</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　if(i>255)</b></p><p><

113、;b>　　i=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　share_serial;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　接收測(cè)試程序Test_Rev.jc</p><p>　　void main()&l

114、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i=1;</b></p><p>　　hold_serial();</p><p>　　printf(“Rev...\n”);</p><p><b>　　while(1)</b>

115、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　i=serial_getchar();</p><p><b>　　beef();</b></p><p>　　printf(“Rev=%d\n”,i);</p><p><b>　　}</b>

116、;</p><p>　　share_serial();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　啟動(dòng)數(shù)據(jù)接收機(jī)器人，運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)試程序，機(jī)器人處于數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收狀態(tài);啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)器人，機(jī)器人開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收機(jī)器人接收到數(shù)據(jù)后會(huì)叫一聲，然后將接收到得數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。</p><p><b>

117、　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　能力風(fēng)暴機(jī)器人上的紅外通訊模塊的設(shè)計(jì)內(nèi)容至此基本結(jié)束。能力風(fēng)暴智能機(jī)器人是上?！皬V茂達(dá)”公司開(kāi)發(fā)的一款基于Motorola單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的專門面向教育的機(jī)器人。它的強(qiáng)大的擴(kuò)展功能為我們提供了廣闊的思維空間，我們可以充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力來(lái)進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)。</p><p>　　要設(shè)計(jì)一個(gè)紅外通訊模塊，首先應(yīng)對(duì)能力風(fēng)暴機(jī)器人有一個(gè)全面