機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計

課程設(shè)計任務(wù)書（2015 級）目錄摘要------------------------------------------------------4引言------------------------------------------------------5任務(wù)書-----------------------------------------------------6第一章我國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展概況 ------------------------------------7第二章 機(jī)器人的總體設(shè)計解剖1.1資料的收集與闡述-----------------------------------------71.2機(jī)器人工作原理簡介1.總體設(shè)計剖------------------------------------------------82.伺服電機(jī)的剖析--------------------------------------------9第三章 機(jī)器人總體設(shè)計綜述 ---------------------------------121、1設(shè)計課題的闡述-----------------------------------------121、2單片機(jī)的選擇-------------------------------------------121、3主控板部分簡介-----------------------------------------12第四章 機(jī)器人的總體設(shè)計方案與部分簡介1、1設(shè)計方案-----------------------------------------------131、2各部分功能及原理簡介 -----------------------------------13第五章 機(jī)器人的原理圖設(shè)計、仿真及電路板制作1、1機(jī)器人的原理圖設(shè)計-------------------------------------151、2電源部分-----------------------------------------------161、3穩(wěn)壓電源部分-------------------------------------------161、5接口電路部分-------------------------------------------171、6單片機(jī)最小系統(tǒng)和 ISP在線編程---------------------------181、9電路板制作---------------------------------------------18第六章 機(jī)器人電路板的調(diào)試與結(jié)論第1頁共31頁1、1數(shù)據(jù)的采集電路和處理方法 -------------------------------211、2機(jī)器人測脈寬程序---------------------------------------231.2送數(shù)據(jù)程序----------------------------------------------271、3調(diào)試結(jié)論-----------------------------------------------31第七章 心得體會--------------------------------------------31附錄：1元器件清單------------------------------------------------322參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------32第2頁共31頁[摘要]設(shè)計題目 跳舞機(jī)器人30年前，比爾·蓋茨毅然棄學(xué)，創(chuàng)立微軟，成為個人電腦普及革命的領(lǐng)軍人物；年后的今天，他預(yù)言，機(jī)器人即將重復(fù)個人電腦崛起的道路。點(diǎn)燃機(jī)器人普及的“導(dǎo)火索”，這場革命必將與個人電腦一樣，徹底改變這個時代的生活方式。機(jī)器人作為人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。近幾年機(jī)器人已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化，而且將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無處不在。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類的勞動，發(fā)揮著越來越重要的作用，人們已經(jīng)越來越離不開機(jī)器人幫助。機(jī)器人工程是一門復(fù)雜的學(xué)科，它集工程力學(xué)、機(jī)械制造、電子技術(shù)、技術(shù)科學(xué)、自動控制等為一體。目前對機(jī)器人的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出專業(yè)化和系統(tǒng)化，一些信息學(xué)、電子學(xué)方面的先進(jìn)技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。目前機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展與30年前的電腦行業(yè)極為相似。今天在汽車裝配線上忙碌的一線機(jī)器人，正是當(dāng)年大型計算機(jī)的翻版。而機(jī)器人行業(yè)的利基產(chǎn)品也同樣種類繁多，比如協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行外科手術(shù)的機(jī)械臂、在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上負(fù)責(zé)排除路邊炸彈的偵察機(jī)器人、以及負(fù)責(zé)清掃地板的家用機(jī)器人，還有不少參照人、狗、恐龍的樣子制造機(jī)器人玩具。關(guān)鍵詞：STC15W4K60S4；伺服電機(jī)， 單片機(jī)； 機(jī)器人。第3頁共31頁[Abstract]30yearsago,BillGateresolutelyabandonedschool,foundedMicrosoft,becamealeadingfigureinthepopularizationofthepersonalcomputerrevolution;30yearslater,hepredicted,robotisabouttoberepeatedpersonalcomputerrisingroad.LitrobotPopularization"fuse",thisrevolutionwillandpersonalcomputer,completelychangethewayoflifeofthisera.OneofthegreatestinventionrobotashumanbeingsintwentiethCentury,happenedtochangerapidlychangesindecades.Inrecentyears,robothasbecomeastrategicgoalofhightechnologyinthefieldofrepresentative.Theappearanceanddevelopmentofrobottechnology,notonlythetraditionalindustrialproductionhasundergoneafundamentalchange,andwillhaveaprofoundimpactonhumansociety.Withtherapiddevelopmentofsocialproductionandtechnology,theapplicationofroboticshasbeenextended.Explorationfromtheautomaticproductionlinetothemarineresources,andthespaceoperationfield,robotscanbeseeneverywhere.Currentmachinehasenteredpeople'slifeandwork,therobothasbeeninmanyareastoreplacehumanlabor,playsamoreandmoreimportantrole,moreandmorepeoplehavecannotdowithoutthehelpofrobot.Robotengineeringisacomplexsubject,itsetstheengineeringmechanics,mechanicalmanufacturing,electronictechnology,scienceandtechnology,automaticcontrolforthewhole.Atpresenttheresearchofrobotshasbeenshowingaprofessionalandsystematic,advancedtechnologyandsomeinformationscience,electronicsareincreasinglyusedinthefieldofrobot.Atpresentthedevelopmentofrobotindustryand30yearsagoisverysimilartothecomputerindustry.Todayinthelineofrobotcarassemblylinebusy,wasthelargecomputerversion.Buttherobotindustryisalsoawidevarietyofnicheproducts,suchasmechanicalarm,assistedthedoctorinperformingthesurgeryoperationinIraqandAfghanistan,inchargeofreconnaissancerobotoutroadsidebombsandhouseholdrobotforcleaningfloors,therearealotofreferenceperson,dog,dinosaurlikemanufacturingrobottoy.Keywords:STC15W4K60S4; servomotor, singlechipmicrocomputer; robot.第4頁共31頁引言舞蹈機(jī)器人具有人類外觀特征、可愛的外貌、又兼有技術(shù)含量，極受青少年的喜愛。我們的畢業(yè)設(shè)計開始機(jī)器人方面的研究，在這過程中嘗試過很多次的失敗，也感受到了無比的樂趣?；谇皫讓帽菊n題設(shè)計的缺陷和不足之處本文提出了采用STC單片機(jī)STC15W4K48S4的跳舞機(jī)器人的設(shè)計方案。方案以單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，詳細(xì)介紹了通過STC15W4K48S4單片機(jī)來控制機(jī)器人，實現(xiàn)跳舞的功能。并且整個系統(tǒng)具有電路簡明、應(yīng)用方便、性價比高等特性。任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計課題為：遙控唱歌跳舞機(jī)器人的探索實驗。主要任務(wù)內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：1、收集相關(guān)機(jī)器人的資料及機(jī)器人相關(guān)工作原理的。2、閱讀相關(guān)單片機(jī)的書籍，豐富自己的編程知識。3、對已有的機(jī)器人進(jìn)行了解和解剖。4、解剖機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成。5、解剖機(jī)器人的各部分相關(guān)原理。7、根據(jù)解剖的結(jié)構(gòu)設(shè)計出自己的主板。8、將自己設(shè)計的主板放入機(jī)器人看看是否能夠驅(qū)動機(jī)器人做出表演。9、寫出這次探索實驗的論文。10、寫出這次探索的心得體會。11、附錄相關(guān)程序及元器件清單。第5頁共31頁第一章[ 我國機(jī)器人技術(shù)發(fā)展概況]在我國發(fā)展機(jī)器人技術(shù)起步于上個世紀(jì) 70年代末，但是，機(jī)器人技 術(shù)的發(fā)展引起我國科技界的高度重視。許多項目已被列入“863”、“八五”、“九五”科技發(fā)展計劃中。被列入國家重點(diǎn)工程的 “機(jī)器人示范工程 ”已由中國科學(xué)院沈陽自動化所完成， 于1990年通過國家驗收后向全國開放。他們已研制出多種型號的工業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、移動機(jī)器人等，已 成為我國機(jī)器人研究、開發(fā)及國內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)交流的基地。另外，我國高等院校，如國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)等在步行機(jī)器人、移動機(jī)器人等前沿領(lǐng)域的研究取得了可喜的成績。 國防科技大學(xué)在 1990年成功研制出我國第一臺兩足步行機(jī)器人的基礎(chǔ)上，經(jīng)過十年攻關(guān)，于2000年12月29日研制成了我國第一臺類人機(jī)器人——“先行者”，實現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)的重大突破。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功研制壁面清洗爬壁機(jī)器人，可以用于瓷磚壁面和玻璃壁面的清洗作業(yè)。現(xiàn)在我國已經(jīng)擁有700多家機(jī)器人用戶，3500多臺機(jī)器人（不包 括臺灣的6000余臺），這標(biāo)志著我國的機(jī)器人工業(yè)前進(jìn)了一大步,正 在朝機(jī)器人工業(yè)大國邁進(jìn)。第二章 [機(jī)器人的總體設(shè)計解剖]1.1資料的收集與闡述此次畢業(yè)設(shè)計，單片 機(jī)跳舞機(jī)器人課題小組有 11人，我們利用課余時間收集相關(guān)機(jī)器人的發(fā)展史以及如何利用單片機(jī)作為微處理器控制機(jī)器人的相關(guān)實例。因為我們這次的畢業(yè)設(shè)計是建立在現(xiàn)有機(jī)器人之上將其主控部分換成我們熟悉的單片機(jī)來控制的一個課題，所以我們就得先找到一款符合，并且適合我們的一款機(jī)器人來進(jìn)行我們要的設(shè)計。 于是我們利用上一屆所買的機(jī)器人，進(jìn)行設(shè)計和制作。這款機(jī)器人（如圖 1）第6頁共31頁。（圖1）這款機(jī)器人用遙控器直接控制的模式，組合操縱桿，按鈕，可步行，胳膊動作，練武及日常的精彩動作及表情表演。有聲音識別功能， “前進(jìn)”、“后退”、“你好”等簡單的10句短語，象是與朋友聊天一樣，他/她就會做出相應(yīng)的動作表演了！重量約350克，電源使用三洋SANYOENELOOPAAA充電式鎳氫電池(3節(jié))控制方式為紅外線控制，伺服器馬達(dá)有17個，分別為左右腳個5個，左右手各3個，頭部1個，最大可動角度220度，使用金屬齒輪，內(nèi)置離合器 遙控器高86MM寬100MM厚40MM，裝有液晶顯示屏：16*32dot，用轉(zhuǎn)換通道開關(guān) A-B，可以同時控制兩臺。 通過對這款機(jī)器人的了解我們一致覺得這款機(jī)器人很符合我們的設(shè)計要求，并能夠?qū)崿F(xiàn)我們想要的設(shè)計效果。1.2機(jī)器人工作原理簡介1、總體結(jié)構(gòu)的剖析我們對這款機(jī)器人做了一個解剖，解剖主要是把這個機(jī)器人拆了，并且把其中的一些我們需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些測量在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，據(jù)我們所了解和掌握的數(shù)據(jù)表明這款機(jī)器人是一個沒有傳感器的機(jī)器人，這使得我們在對其進(jìn)行改換單片機(jī)來控制這一方案變得電路的設(shè)計會簡單起來。下面我用一個框圖（如圖2）把這款機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)做一個比較形象的論述。第7頁共31頁（圖2）機(jī)器人（主板）總體結(jié)構(gòu)框圖從上圖我們可以很清晰的看出機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)。這樣就能夠比較清晰的了解到這款機(jī)器人的總體工作原理。（1）電源電源是由電池(3節(jié)，4.5v)供電的；從圖上很容易看得出來機(jī)器人電源是有兩路電源的。一路是直接由電池供電的 VCC，另一路是由主板電路將進(jìn)來的主電源穩(wěn)壓成3.3V的供電電路。2）CPU部分主要的控制，通過內(nèi)部的程序來產(chǎn)生相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，再把這些數(shù)據(jù)發(fā)送到每一個部分，實現(xiàn)相應(yīng)的動作要求。3）伺服電機(jī)的剖析機(jī)器人的本質(zhì)特征就是能動。是一種可以像人一樣能動的機(jī)器，所以說機(jī)器人最終要的就是電機(jī)了。不過，機(jī)器人當(dāng)中的電機(jī)并不是普普通通的電機(jī)，這種電機(jī)是伺服電機(jī)。下面我就對一種常用的伺服電機(jī)做一個介紹（這款機(jī)器人的伺服電機(jī)是有點(diǎn)區(qū)別的，不過在原理上是相通的）：A．伺服電機(jī)servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類（這款機(jī)器人使用的是直流第8頁共31頁伺服電機(jī)），其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。這款機(jī)器人所用的伺服電機(jī)在伺服電機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)又叫做微型伺服馬達(dá)，它總共使用了17個微型伺服電機(jī)。一個微型伺服馬達(dá)內(nèi)部包括了一個小型直流馬達(dá)；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達(dá)提供了原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達(dá)的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。B、一個微型伺服馬達(dá)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下（圖 3）表示：（圖3）減速齒輪組由馬達(dá)驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的。那么這些伺服電機(jī)是怎么控制的呢？標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達(dá)及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達(dá)會產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達(dá)在重負(fù)載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統(tǒng)的電源供應(yīng)的比例必須合理。輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在第9頁共31頁1ms—2ms之間，而低電平時間應(yīng)在 5ms到20ms 之間，并不很嚴(yán)格，下表表示出一個典型的20ms周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達(dá)的輸出臂位置的關(guān)系（如圖 4）：（圖4）C、剛剛也說了這款機(jī)器人使用的微型伺服電機(jī)和一般通用的伺服電機(jī)是有點(diǎn)差別的具體差別在哪呢?接下來我就對這款機(jī)器人的微型伺服電機(jī)做個簡介：1、如下圖（圖5）示是這款機(jī)器人的伺服電機(jī)接口：（圖5）從圖示的接口中我們不難看出這種伺服電機(jī)是有 4條線控制的，其中VCC是給電機(jī)供電的，電壓為 4.5V；VDD是給伺服電機(jī)中的控制芯片供電的， 電壓為3.3V；數(shù)據(jù)則是由主板控制芯片給伺服電機(jī)控制數(shù)據(jù)的端口； 最后則是接第10頁共31頁地了。而且，這款機(jī)器人當(dāng)中的伺服電機(jī)均是并聯(lián)的，下面我以左腳的電機(jī)為例子做一個介紹（如圖 6）：（圖6）如上圖所示，這款機(jī)器人的伺服電機(jī)是通過并聯(lián)的方式連在一起的，簡單地說也就是主板控制芯片發(fā)出一組數(shù)據(jù)，由各個電機(jī)中的控制芯片自己認(rèn)出屬于自己的數(shù)據(jù)并作出相應(yīng)的動作。第三章【機(jī)器人的總體設(shè)計綜述】1.1設(shè)計課題的闡述通過對這款機(jī)器人的解剖后我們就已經(jīng)對這款機(jī)器人有所了解了那么我們這次課題設(shè)計的題意是把機(jī)器人自帶的主板換成我們學(xué)過的，熟悉的單片機(jī)來實現(xiàn)同樣功能的電路主板或者是說用我們所熟悉的單片機(jī)來替換原有的控制部分并實現(xiàn)我們想要的功能。1.2單片機(jī)的選擇我們通過查閱大量的單片機(jī)資料，并結(jié)合我們原有的電源等硬件設(shè)施，最終確定了單片機(jī)就使用 STC15W4K48S4作為我們的主控微處理器，后面會對這個單片機(jī)做一個介紹。1.3主控板及遙控部分簡介主控制系統(tǒng)是由 AAA充電式鎳氫電池(3節(jié))+4.5V和+3.3V雙電源供電的，按照這樣的電源電路要求我們已經(jīng)有一路電源是符合要求的，因此我們就得再設(shè)計一路電源是+3.3V供電的電路。通過我們查閱大量的穩(wěn)壓電路資料決定利用穩(wěn)壓IC LP2985AIM5X-3.3穩(wěn)壓得到+3.3V電源。第11頁共31頁1.4整個主控制系統(tǒng)分為三個部分：第一部分是單片機(jī)控制部分；第二部分是穩(wěn)壓部分；第三部分是驅(qū)動部分；這樣的三個部分組合起來就是我這次設(shè)計的主板系統(tǒng)控制部分，這樣的設(shè)計既簡單又可行。第四章【機(jī)器人的總體設(shè)計方案及部分簡介】1.1設(shè)計方案在之前的機(jī)器人解剖中，介紹了這塊機(jī)器人的各個部分的功能及各個部分的一些工作原理，接下來我們按照課題的設(shè)計要求開始我們自己的設(shè)計。接下來我主要講一講我的設(shè)計方案，及各個部分的功能和原理介紹。下面是我這次設(shè)計當(dāng)中的系統(tǒng)主板總體結(jié)構(gòu)框框圖（如圖7所示）：（圖7）主板總體設(shè)計框圖1.2各部分功能及原理簡介A、主控微處理器 CPU模塊：采用的微處理器單片機(jī)芯片是 STC公司生產(chǎn)的12C5A48S2單片機(jī)，我們選用的是48引腳LQFP封裝的芯片。這款單片機(jī)功能強(qiáng)大，可以位尋址。電壓帶寬是：3.3V-5.5V，這使得我們主電源的供電4.5V處在這一電壓范圍。flash程序存儲器大小為48k，同時具有44個I/O口，而且這款單片機(jī)是 可以完成ISP在線編程功能的。下面是這款單片機(jī)的一個分裝引腳圖（如圖 8所示）：第12頁共31頁（圖8）B、ICCD4050 六同相緩沖/變換器CD4049是六反相緩沖器（如圖 9所示），具有僅用一電源電壓 (VCC)進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換的特征。用作邏輯電平轉(zhuǎn)換時，輸入高電平電壓 (VIH)超過電源電壓VCD。該器件主要用作 COS/MOS到DTL/TTL的轉(zhuǎn)換器，能直接驅(qū)動兩個DTL/TTL負(fù)載。CD4049可替換CD4009，因為CD4049僅需要一電源電壓，可取代CD4009用于反相器、電源驅(qū)動器或邏輯電平轉(zhuǎn)換器。CD4049與CD4009引出端排列一致，16引出端是空腳 ，與內(nèi)部電路無連接。若使用時不要求高的漏電流或電電壓轉(zhuǎn)換，推薦使用 CD4050六反相器。CD4050是非反相六緩沖器，具有僅用一電源電壓(VCC)進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換的特征。用作邏輯電平轉(zhuǎn)換時，輸入高電平電壓(VIH)超過電源電壓VCC。該器件主要用作COS/MOS到DTL/TTL的轉(zhuǎn)換器，能直接驅(qū)動兩個DTL/TTL負(fù)載。因此我們讓CPU的數(shù)據(jù)信號通過CD4050來驅(qū)動伺服電機(jī)第13頁共31頁（圖9）C、電源模塊：主電源采用 AAA充電式鎳氫電池(3節(jié))+4.5V我們把這路電源稱作VCC，副電源是通過穩(wěn)壓集成ICLP2985AIM5X-3.3穩(wěn)壓得到+3.3直流電壓。供給伺服電機(jī)內(nèi)部控制電路。第五章 機(jī)器人的原理圖設(shè)計、仿真及電路板制作1.1機(jī)器人原理圖設(shè)計（如圖 10所示）（圖10）電路總體設(shè)計原理圖1.2電源部分電路：第14頁共31頁（圖11）上面的圖（如圖11所示）是電源進(jìn)來的一個電源開關(guān)控制部分原理圖。從圖中我們可以看出由電池供電出 +4.5V后經(jīng)過一個單刀單擲開關(guān)到一個自恢復(fù)保險絲，這里要說下為什么要使用自恢復(fù)保險絲；這個自恢復(fù)保險可以很好地保護(hù)到電路和電機(jī)。當(dāng)電路，或者電機(jī)電流過大時，自恢復(fù)保險絲就會自動斷開。在斷電后，它又將恢復(fù)到導(dǎo)通狀態(tài)，待電路檢測好以后，在通電調(diào)試。電解電容C7則是一個電源濾波電容，可以很好的濾除電池電源交流成分。1.3穩(wěn)壓電源部分在之前的介紹中我講到了，機(jī)器人供電是有兩路電源供電的，一路是 VCC（+4.5v）另一路是VDD（+3.3v），也就是接下來要介紹的這個穩(wěn)壓電源部分。下圖是穩(wěn)壓電源部分的電路原理圖（如圖 12所示）：（圖13）從上圖（如圖13所示）中可以看出，VCC（+4.5v）從IC LP2985AIM-3.3 的1腳和3腳輸入，經(jīng)C6濾波，其中3腳是一個芯片的開關(guān)，高電平開，低電平關(guān)。所以也接入高電平。芯片5腳就可以輸出+3.3V直流電源了。那么這個外圍第15頁共31頁電路是怎么確定下來的呢？我查了這塊芯片的資料后就根據(jù)下圖 （如圖14所示)的原理來設(shè)計出這個穩(wěn)壓電路的。(圖14）芯片內(nèi)部工作原理圖1.4接口電路（圖15）如圖15所示，在和伺服電機(jī)接口電路設(shè)計中，沿用原有插座，我在設(shè)計時就采用和原有的插座大小一樣的排針(2.0)作為接口電路的輸出插針。在李天恩老師的指導(dǎo)下在伺服電機(jī)供電兩端加入兩個電容濾波，這樣可以很好的將電機(jī)產(chǎn)生的回流（交流成分）很好的濾除，以防止擊穿主控芯片。1.5單片機(jī)最小系統(tǒng)和 ISP在線編程第16頁共31頁和往常的單片機(jī)電路一樣的最小系統(tǒng)電路，晶振選擇的是 11.0592MHZ，這樣時鐘會比較準(zhǔn)確（如圖 16所示）。（圖16）（圖17）ISP在線編程很方便而且簡單的實現(xiàn)單片機(jī)下載程序，這樣能省去我們很多買單片機(jī)燒寫器的開支。依據(jù) STC單片機(jī)芯片資料的介紹確定了ISP的接口電路（如上圖 17所示）。只要接 4根線，分別是ＶＣＣ、ＲＸＤ、ＴＸＤ、ＧＮＤ，這樣就可以實現(xiàn)程序的下載了。1.7電路板的制作在對電路原理圖的設(shè)計完工之后， 我們就用protel 畫出我們自己的 PCB電路圖然后制作出設(shè)計出來的電路圖下面三張圖分別總圖（圖 18所示）和打印出的頂層（圖9所示）和底層PCB(圖20所示)：第17頁共31頁（圖18）（圖19）第18頁共31頁（圖20）一、PCB板制作（用菲林或硫酸紙）把設(shè)計好的電路圖用激光(噴墨)打印機(jī)以透明的菲林或半透明的硫酸紙打印出來。1.被曝光部份會被顯影劑除去從而露出銅面，另外打印原稿時應(yīng)選擇鏡像打印，電路圖打印墨水(碳粉)面必須與綠色的感光膜面相接緊密，以獲得最高解析度。(繪圖軟件都有鏡像Mirror打印功能)線路部份如有透光破洞，請以油性黑筆修補(bǔ)。稿面需保持清潔無污物。二、曝光首先撕掉保護(hù)膜（如圖21所示），將打印好的線路圖的打印面(碳粉面/墨水面)貼在感光膜面上，再以玻璃緊壓原稿及感光板，越緊密解析度越好。（圖21）第19頁共31頁然后用PCB智能環(huán)保制板機(jī)曝光標(biāo)準(zhǔn)時間 :180-200秒雙面板曝光法:雙面板曝光首選鉆孔定位法：將原稿雙面對正，膠紙固定，與未撕保護(hù)膜之感光板對好且固定，用1.0mm小鉆頭對角鉆定位孔。最后在兩根小鉆頭的幫助下對準(zhǔn)位置，用膠紙固定后即可分別曝光；另一種方法：原稿雙面對正，兩邊用膠紙固定，再插入感光板。以雙面膠紙將原稿與感光板粘貼固定，即可曝光.細(xì)線條小于0.5mm，必須使用雙面曝光機(jī)。三、顯像調(diào)制顯像劑：顯像劑:水(1:80)，即1包20g的顯像劑配1600毫升水，可顯影約8片10x15cm單面感光板(礦泉水瓶上面一般標(biāo)有容量，可參照，調(diào)顯像劑請用塑料盆，不能用金屬盆)顯像：膜面朝上放入感光板(雙面板須懸空)每隔數(shù)秒搖晃容器或感光板，直到銅箔清晰且不再有綠色霧狀冒起時即顯像完成。此時需再靜待幾秒鐘以確認(rèn)顯像百分百完成。標(biāo)準(zhǔn)操作顯像時間約1-2分鐘，顯影可在一般光線下進(jìn)行，最關(guān)鍵的就是要隨時注意觀察顯影的進(jìn)度，絕不可照搬顯影時間。水洗：干燥及檢查：為了確保膜面無任何損傷，最好能做到此步驟。即利用吹風(fēng)機(jī)吹干，短路處請用小刀刮凈，斷線處用油性筆等修補(bǔ)。四、蝕刻三氯化鐵蝕刻液的調(diào)配:250g的三氯化鐵約調(diào)配1500毫升-2000毫升的水，盡量用熱水化開，可以避免把細(xì)線條蝕刻斷。A.蝕刻機(jī)：用蝕刻機(jī)蝕刻時間 -新藥液約需要1.5～3分鐘。細(xì)線條小于 0.5mm，必須使用蝕刻機(jī)。水洗：干燥：第六章 [機(jī)器人電路板調(diào)試與結(jié)論 ]1.1數(shù)據(jù)的采集電路和處理方法第20頁共31頁在完成電路板的制作以后，接下來最重要的就是軟件的編寫，調(diào)試工作了。因為我們之前找不到關(guān)于這個機(jī)器人的伺服電機(jī)的相關(guān)資料，于是在李天恩老師的指導(dǎo)下通過機(jī)器人測試脈寬電路（如圖22所示）利用分段讀取數(shù)據(jù)的方法將機(jī)器人的一組動作的左手、右手、左腳、右腳及頭部的數(shù)據(jù)通過串口通信將數(shù)據(jù)保存在電腦，然后將這些數(shù)據(jù)通過TABLE的形式由單片機(jī)發(fā)送到左手、右手、左腳、右腳及頭部。 下面說說這些數(shù)據(jù)是怎么分段讀取的。首先，用示波器觀察數(shù)據(jù)最小的那段電平大概是多少，例如：最小是400us的話就用400us作為最小基數(shù)，如果一段電平有7段最小基數(shù)長的話，拿數(shù)據(jù)就是07H。（機(jī)器人測試脈寬電路圖 22）1.2機(jī)器人測脈寬程序MOV 22H,#00HMOV 23H,#00HORG0000HMOV 24H,#00HLJMPMAINMOV 25H,#00HORG000BHMOV 29H,#00HINC29HMOV 28H,#00HRETIMOVR0,#30HORG001BHMOVR7,#30HINC29HMOV09H,#30HRETIMOV R5, #08HORG0023HMOVT2CON,#34HLJMPLOOP1MOVT2MOD,#00HORG0030HMOVRCAP2H,#0FFHMAIN: MOVTMOD,#099HMOVRCAP2L,#0F7HMOVSP,#10HMOVTH2,#0FFHMOV 20H,#00H第21頁共31頁MOVTL2,#0F7HX3:;P3.4ORMOVSCON,#40HP3.5ISLOWSETBET0JBP3.2,$;計數(shù)高SETBET1電平1SETBESLCALLCHHI4SETBEAJNB01H,X51CLR00HCLRP1.5MOVTH1,#0SJMPX53MOVTL1,#0X51:CLRP1.6MOVTH0,#0MOVTL0,#0X53:MOV22H,TH0MOVR1,#30HMOV23H,TL0MOVR7,#0D0HMOV28H,29HMOVA,#0F6HMOVTL0,#00HLS1:MOV@R1,AMOVTH0,#00HINCR1MOV29H,#00HDJNZR7,LS1LCALLCHU3MOVP2,#3FH;LCALLCCHH2X62:LCALLXXCWAIT1:SETBP1.2;JNBP3.2,$;有低電平之后開始計數(shù)低電平0計數(shù)SETBP1.3JNB01H,X31;JBP1.4,$;SETBP1.5P3.4=1&P3.5=1SJMPX32JNBP3.4,$;CPUX31:SENDDATASETBP1.6SETBP1.2CLRP1.3X32:MOV22H,TH1SETBP1.5MOV23H,TL1SETBTR1MOV28H,29HSETBTR0MOVTL1,#00HSETB01HMOVTH1,#00HCLR02HMOV29H,#00HSETB03HLCALLCHU3MOV@R0,#0E5HINCR0;LCALLCCHH1X63:DJNZR2,X3DJNZR4,DEF1MOVR6,#01HDJNZR6,FEG2FEG2:MOVR4,#0F0HDEF1:MOVR2,#0F0HNOPMOVP2,#55H第22頁共31頁SJMP$MOVA,23H;**********************************RLCA**MOV23H,ACHHI4:JBP3.5,CHH3;MOVA,22HDATA=1GOTORLCAJB02H,X5MOV22H,ASETBP1.3;MOVA,28HMOTORRETURNDATARLCACLRP1.2MOV28H,ASETB02HCLR01HCJNEA,#00H,CLR04HCHU3ASJMPX5MOVA,22HCHH3:JBP3.4,CHHI4MOVB,#03HJB01H,X5DIVABSETBP1.2JNBB.1,CHU3ECLRP1.3INCASETB01HMOV22H,ACLR02HSJMPCHU3ECLR03HCHU3A:MOV2AH,#00HX5:RETMOV2CH,#10H;**********************************CHU3B:CLRC*********MOVA,22HXXC:JNB01H,X6RLCAJB03H,XEMOV22H,ASETB03HMOVA,28HMOV@R0,#0C5HRLCAINCR0MOV28H,AMOV@R0,#0E5HMOVA,2AHINCR0RLCASJMPXEMOV2AH,AX6:JNB02H,XESUBBA,#03HJB04H,XEJCCHU3CSETB04HINC22HMOV@R0,#0C5HMOV2AH,AINCR0CHU3C:DJNZ2CH,CHU3BMOV@R0,#0D5HCHU3E:RETINCR0XE:RET;**********************************;*********************************************************************CCHH1:;CJNER5,#00H,CHU3:CLRC;KK8;低電平數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)除3子程序;SJMPKKA第23頁共31頁MOVA,22HCJNEA,#00H,KKD1SJMPKK3KKD1:SUBBA,R5JCKK6MOV22H,AKK5:CLRCMOVA,24HRLCAMOV24H,ADECR5CJNER5,#00H,KK5MOVR5,#08HMOVA,24HMOV@R0,AINCR0MOV24H,#00HKKA:MOVA,28HCJNEA,#00H,KK9SJMPCHULO8KK9:MOVA,28HMOV28H,#00HMOV2BH,ACHULO7:MOV2CH,#20HCHULO6:MOV@R0,#00HINCR0DJNZ2CH,CHULO6DJNZ2BH,CHULO7CHULO8:MOVA,22H;如果未滿8位，如何填滿？CJNE A, #00H, KKC8SJMP KK3KKC8: CJNE A, #08H,KKC1KKC1:JCKKC2MOVB,#08HDIVABMOV2CH,AMOV22H,BCHULO9:MOV@R0,#00HINCR0DJNZ2CH,CHULO9

KKC2:MOVA,22H;LOWLEVERSHIFTBITCJNEA,#00H,KK7SJMPKK3KK7:MOV25H,AKK2:CLRCMOVA,24HRLCAMOV24H,ADECR5CJNER5,#00H,KK1MOVR5,#08HMOVA,24HMOV@R0,AINCR0MOV24H,#00HKK1:DJNZ25H,KK2KK3:RETKK6:MOVA,#28HCJNEA,#01H,KKC3KKC3:JCKKC2CLRCMOVA,22HSUBBA,R5MOV22H,AMOVA,28HSUBBA,#00HMOV28H,ALJMPKK5;**************************************CCHH2:MOV A,22H ; 高電平數(shù)據(jù)處理CJNEA,#09H,CHK1MOV26H,AMOVA,24HMOV@R0,AINCR0MOVA,R5MOV@R0,AINCR0MOV24H,#00H第24頁共31頁MOVR5,#08HCHUHI6:MOV@R0,#0FFHSETB00HINCR0MOVA,R0DJNZ2CH,CHUHI6CLRCDJNZ2BH,CHUHI7SUBBA,R7MOV0DH,ACHUHI8:MOVA,22H;如MOVA,R0果未滿8位，如何填滿？MOVR7,ACJNEA,#00H,CHKB1MOVA,#0C5HSJMPCHK7CLRTICHKB1:CJNEA,#08H,CHKC1MOVSBUF,ACHKC1:JCCHKC2CJNER0,#0E4H,CH4MOVB,#08HCH4:JCCHK1DIVABMOV0AH,R0MOV2CH,AMOVR0,#30HMOV22H,BMOVR7,#30HCHUHI9:MOV@R0,#0FFHINCR0CHK1:;CJNER5,#00H,CHK2DJNZ2CH,CHUHI9;SJMPCHKAMOVA,22HCHKC2:MOVA,22H;CJNEA,#01H,CH6LOWLEVERSHIFTBITCH6:JCCHK6CJNEA,#01H,CH7SUBBA,R5CH7:JCCHK7JCCHK6MOV25H,AMOV22H,ACHKG2:SETBCCHK5:SETBCMOVA,24HMOVA,24HRLCARLCAMOV24H,AMOV24H,ADECR5DECR5CJNER5,#00H,CHKG1CJNER5,#00H,CHK5MOVR5,#08HMOVR5,#08HMOVA,24HMOVA,24HMOV@R0,AMOV@R0,AINCR0INCR0MOV24H,#00HMOV24H,#00HCHKG1:DJNZ25H,CHKG2CHK7:RETCHKA:MOVA,28HCJNEA,#00H,CHK9CHK6:MOVA,#28HSJMPCHUHI8CJNEA,#01H,CHKC3CHK9:MOVA,28HCHKC3:JCCHKC2MOV28H,#00HCLRCMOV2BH,ASUBBA,R5CHUHI7:MOV2CH,#20HMOV22H,A第25頁共31頁MOVA,28HINCR1SUBBA,#00HDJNZR5,LOOPEMOV28H,ACLR00HLJMPCHK5MOVA,R1;**********************************CJNEA,0AH,LOOPE********MOVR1,#30HLOOP1:LOOPE:SETBRS0POPACCPUSHPSWPOPPSWPUSHACCCLRRS0CLRTIRETIJNB00H,LOOPECJNER5,#00H,LOOP2CLR00HENDSJMPLOOPELOOP2:MOVA,@R1MOVSBUF,A1.3輸入數(shù)據(jù)程序HEADEQUP1.2INCR0LHANDEQUP1.4INCDPTRRHANDEQUP1.0DJNZR3,HH1LLEGEQUP1.3MOV3EH,DPHRLEGEQUP1.1MOV3FH,DPLORG0000HMOVDPTR,#TABLE2;左LJMPMAIN臂讀ORG000BHMOVR3,#0BHLJMPZHONGDUANMOVR0,#40HORG0030HHH2:MOVA,#00HMAIN:MOVSP,#0CFHMOVCA,@A+DPTRMOVTMOD,#01HMOV@R0,AMOVTL0,#081HINCR0MOVTH0,#0FEHINCDPTRMOV20H,#00HDJNZR3,HH2MOVR2,#08HMOV4EH,DPHMOVDPTR,#TABLE1;頭部MOV4FH,DPL讀MOVR3,#0BHMOVDPTR,#TABLE3;右MOVR0,#30H臂讀HH1:MOVA,#00HMOVR3,#0BHMOVCA,@A+DPTRMOVR0,#50HMOV@R0,AHH3:MOVA,#00H第26頁共31頁MOVCA,@A+DPTRMOVR0,#50HMOV@R0,AMOVA,@R0INCR0MOV5DH,AINCDPTRDJNZR3,HH3MOVR0,#60HMOV5EH,DPHMOVA,@R0MOV5FH,DPLMOV6DH,AMOVDPTR,#TABLE4;左MOVR0,#70H腳讀MOVA,@R0MOVR3,#0BHMOV7DH,AMOVR0,#60HHH4:MOVA,#00HMOVR0,#30HMOVCA,@A+DPTRSETBTR0MOV@R0,ASETBET0INCR0SETBEAINCDPTRMOVP2,#3FHDJNZR3,HH4MOV6EH,DPHREAD1:MOV6FH,DPLJNB00H,READ2MOVDPH,3EHMOVDPTR,#TABLE5;右MOVDPL,3FH腳讀MOVR1,#30HMOVR3,#0BHLCALLCHABIAOMOVR0,#70HMOV3EH,DPHHH5:MOVA,#00HMOV3FH,DPLMOVCA,@A+DPTRMOVA,30HMOV@R0,AMOV3DH,AINCR0CLR00HINCDPTRDJNZR3,HH5READ2:MOV7EH,DPHJNB01H,READ3MOV7FH,DPLMOVDPH,4EHMOVDPL,4FHMOVR1,#40HMOVR0,#30HLCALLCHABIAOMOVR3,#0AHMOV4EH,DPHMOVA,@R0MOV4FH,DPLMOV3DH,AMOVA,40HMOV4DH,AMOVR0,#40HCLR01HMOVA,@R0READ3:MOV4DH,AJNB02H,READ4MOVDPH,5EH第27頁共31頁MOVDPL,5FHMOV@R1,AMOVR1,#50HINCR1LCALLCHABIAOINCDPTRMOV5EH,DPHDJNZR4,HH12MOV5FH,DPLRETMOVA,50HMOV5DH,AHH13:CLR02HCJNEA,#00H,HH12READ4:MOVA,#01HJNB03H,READ5MOVCA,@A+DPTRMOVDPH,6EHCJNEA,#00H,HH12MOVDPL,6FHMOVA,#02HMOVR1,#60HMOVCA,@A+DPTRLCALLCHABIAOCJNEA,#00H,HH12MOV6EH,DPHMOVP2,#055HMOV6FH,DPLCLREAMOVA,60HCLRET0MOV6DH,ACLRTR0CLR03HSETB05HREAD5:RETJNB04H,READ6MOVDPH,7EHMOVDPL,7FHZHONGDUAN:MOVR1,#70HMOVTL0,#081HLCALLCHABIAOMOVTH0,#0FEHMOV7EH,DPHPUSHAMOV7FH,DPLPUSHPSWMOVA,70HMOV7DH,ACLR04HMOVA,3DH;頭部READ6:CLRCJNB05H,READ7RLCASJMP$MOVHEAD,CREAD7:MOV3DH,ALJMPREAD1MOVA,4DH;左臂CHABIAO:CLRCMOVR4,#0BHRLCACLRAMOVLHAND,CMOVCA,@A+DPTRMOV4DH,ACJNEA,#0FFH,HH13HH12:MOVA,5DH;右臂CLRACLRCMOVCA,@A+DPTRRLCA第28頁共31頁MOVRHAND,CMOV5DH,AZHONGDUANE:POPPSWMOVA,