实用机器人制作讲座_13_机器人_大脑_简介_上_

幽吵些一 一 品岁臀环卿铆 , 〔癫嫉瓤夔夔潺纂撇戮 一 鱼渔旦大哩遗睑些里‘⋯⋯呈竺生 一 一 淤 一 盆⋯ 户 , ‘,中 ⋯制作 。。 年第 期 微微控制器品名名 生产厂家家 , 等 乡 承承 , , 群翼异 圈园 哪 合 一 鲜 一 如果使用可阅读的显示器 , 一般只需 要 个字符的 , 而不需要可显 示彩色图形和文本的整个屏面 。 先进的微控制器可以通过外部寻 址方法处理更大的存储 , 或 字节 , 少数还可以超过 字节 。 与个 人计算机可用的存储空间相比 , 这可 能不算大 。 幸运的是 , 大多数机器人控 制程序所 占的存储空 间没有一般 的 应用程序大 但是 , 当您在考 虑您的机器人的大脑时 , 切切记住它 的程序存储空间有限 。 哈佛与普林斯顿 某些微控制器 和计算机让程序和数据合用一个存储 区 , 而且有一条数据总线供读取程序 指令和数据 。 这就是所谓的 “ 普林斯 顿 ” 结构 , 更常见的叫法是冯 · 诺曼结 构 。 旧 兼容机和许多台式计算机 常使用这种结构 , 但微控制器则不然 。 大多数微控制器采用哈佛结构 , 即程 序存储于一个地方 , 而数据存储于另 一个地方 。 这要使用两条总线 一条供 程序指令使用 , 另一条供数据使用 。 这两者的差别不是无足轻重 。 哈 佛结构的微处理器可以运行得更快 , 因为它可以在追踪当前的程序地点的 同时处理所需的所有数据 。 当使用冯 · 诺曼结构时 , 处理器必须对同一总线 不断进行切换 , 以找到数据所在地点 和程序所在地点 。 哈佛结构的程序空间和数据空间 明显分开 , 因此 , 微控制器有分开的两 个存储区域 用作程序空间的 日 只读存储器 , 在程序运行期间用来 保存数据的 随机存储器 。所以 您经常看到微控制器有两 个存储规 范 。 数据存储空间一般很小一可能为 字节或更小 , 程序存储空间可达 字节或更大 , 具体视不同控制器而 定 。 如前所述 , 一些微控制器还支持外 部寻址方式 , 使您可以扩大控制器的 存储器容量 。 擦除和再启动 由于微控制器是 可编程的 而且经常可 以多次再编 程 , 因此 经常可以用几种方法 之一来进行擦除。 目前仍在使用的一 种最古老技术是用紫外光 〔 来擦 掉 程序区内的内容 。 微控制器有 一个透 明的塑料或玻璃 “ 窗 ” , 以便对 里面的半导体芯片曝光 。 让控制器在 强阳光下曝晒几个小时或在专用的紫 外光源下照射 , 中的旧内容便被 清除 , 可以接收新的程序。 这些控制器 通常称为使用了 尸 即可擦式可 编程只读存储器 更 方便 的方法是使用 电可擦式 称 为 任尸 或内置 一 年电池的静态 存储器 。 在采用 尸 时 , 电信号可 以擦除 中的旧内容 , 因而可以向其中写入新 内容 。 户 的速度很慢 , 可被擦除的次数也有限度 在 , 次上下 。 电池支持的静态 和最新的闪速存储器比 尸 快 。 闪速存储只 能被擦除和改写约 千 次 电池支持的静态 可被擦除无 数次 。 现 场 编 程 与 再 编 程 配 备 尸 或闪速存储器的微控制器有 一个关键优点 , 就是可以 “ 在现场 ” 或 “ 在电路中” 进行编程和再编 程 。 在使用可编程机器人方面 , 这是一 个巨大的优势 。 由于采用现场编程方 法 , 就不必从机器人的电路中拆下微 控制器芯片以便重新编程 。 相反地 , 您 只需从 尸 连接一根电缆 , 并下载新的 程序 。 当然 , 这要求微控制器在电路板 上有连接器 , 可供您的 尸 电缆插入 。 大多数现成的机器人 一 控制器 , 一 等 都配有或可选 购 “ 板上插座 ” , 可供连接合适的电 缆 。 一次性可编程 并不是所有的微 控制器都是可再编程的。 事实上 , 可再 编程 配有 〔 户日一 或 闪速存储 器 的控制器是最贵的 。 价格低许多的 微控制器只能编程一次 , 拟用于永久 使用 。 这些一次性可编程 丁 微控 制器广泛应用于消费产品和汽车 。 一 个 位 丁户微控制器 的价格只有 美元甚或更低 。 对于业余爱好者的机器人应用 , 很适合一些专门处理 , 如控制伺 服过程或者从超声测距系统去触发和 检测声纳脉冲 。 您将会发现 , 今天市场 上的许多现成的业余爱好者机器人解 决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的核心就是 丁尸微控制器 。 微 控制器取代了使用许多单个集成电路 的更复杂电路 。 下尸微控制器需要专用的 “ 烧断 器 ” 编程模块 , 它接收来自 尸 的下 载 。 中 、 低档微控制器的烧断器并不复 杂 , 它通过串行接口进行编程 。 许多邮 购公司和电子公司销售的廉价编程器 价格低于 美元 卜 可用于一次性 编程和现场编程的微控制器 。 单板计算机 单板计算机 很像 “低级 尸 ” , 不过是全部放在一块电路板上 。 事实上 , 许多 都是 旧 户 兼容 型 , 所用的 微处理器能够运行任 何基 于 的程序 , 其 中也 包括 一 操作系统 。 在每一方面 都是不缺任何东西的计算机 只是所有 必备的部件都在一块电路板上 。其中包 括 尸 、输入 输出和定时器 。 日 由 于其体系结构的原因 , 能够支持许多千 字节 、 甚至许多兆字节的程序和数据存 储 。不管您是否由于应用而需要很大的 存储容量 , 但 日 能够支持您想做的 一切 。 与微控制器一样 , 可 以用汇 编语言或者用 或 之类的高级 语言进行编程 。 基于 微处理器的 通常可 以运行 一 和 户 兼容机上使用的程序 有的甚至可以 运行 。 或 操 作 系 统 通 常 被 装 入 只 读 存 储 器 里 , 所以不 占程序存储空间。 比如在支持 的 中 , 您可以 在个人计算机上编写程序并测试它 一 旦一切正常 , 就可 以 通过电缆 片巴程 序下载到 上常驻 。 这个程序将一 直呆在 上 , 直到您把它擦除为止 , 前 提 是 日 配 备 闪 速 存 储 器 或 。 几何规格 单板计算机有多 种几何形状和规格 。有几百家厂家支持 的一种标准几何规格是 尸 , 即 英寸的方形 。这是大多数中型或大型机 器人的项目。还有一些小型机器人项目 的理想尺寸 。 尸 门 名称的来由是 代表 日 最初由 电子制作 年 第 期 旧 公司确定的大名 , 代表用来 连接两块或更多 尸 兼容板在一 起的引脚数 。 套件 有 比 布英寸的 尸 或大或小的规格 。 而且虽然大 多数 都有预先做好的尺寸 , 但它 们也流行以套件形式提供 。 例如 , 机器 人 专 家 设 计 的 一匕。 单 板 计 算 机 系 列 把 微控制器与板外的 接口 电路结合在一起 们 本身有接 口能力 ,但许多机器人工程师喜欢再增 加一些接口 。 麻省理工学院的导师设 计的 匕。 和 日 心 一 是基 于 的其它单板计算机 , 这两种 单板计算机有套件形式和做好尺寸的 形式提供 , 供货来源很多。 个人计瓢用您 的个人计算机去控制机器 人 , 这是可用资源的合理利用 , 因为您 早就有了干活用的计算机 。 当然 , 这也 意味着您的自动化与您的 户 结下不 解之缘 , 或者通过线路 、或者通过无线 电频率或红外线连接在一起 。 普通 尸 是放在桌子上 , 但这并 不意味着不能把它们装在机器人上和 用在便携环境中。 您想不想这样用是 另一回事 。 某些 尸 比其它更适合于移 动式机器人的应用 。 如果您想把 户 用 作无限制机器人的大脑 , 以下的质量 因素是必须考虑的 小尺寸 。 在这种情况下 , 小就意 味着计算机可 以装入或装在机器人 上 。 相对一种机器人来说相当小的一 台计算机 , 对另一种机器人就可能是 庞然大物 。 但一般来说 , 约大午 姆 英寸的计算机对任何大小合理的机器 人来说是太大了 。 标准的电源要求 。 某些计算 机只需要很少几种电源电压 , 最经常 是 , 有时还有 。 旧 兼容 机之类的少数 尸 需要 一 二州 和 一 的负基准电压 。 但某些 旧 尸 兼容 式主板在没有 一 和 一 电压时仍 能工作。 可访问微处理器的系统总线或 输入 输出端口 。 如果您不能够访问数 据 、 地址和控制线 , 计算机就不会做得 太好 。 旧 结构备有扩展槽 , 供 “ 子 ” 卡插入以连接到主板 。 它还支持 各种标准的 端口 , 其中包括并行口 和串行口 。 单向或双向并行口 。 如果计 算机不太访问系统总线 , 或者您不想使 用这条总线 , 您就应当有一个内置的并 行口 。 这使您可以使用 位数据去控 制机器人的功能 , 已 不再生产 , 但旧货市场上还有 , 它支持 全双向的并行 口 。 可编程性。 您必须能够利用汇 编语言或者 、 、 或 之类的更高级语言来为计算机编程 。 海量存储能力 。 您必须有办法 把您为机器人编写 的程序存储起来 。 否则 , 每当计算机断电时 , 您就必须重 新输入程序 。 请记住 , 配备闪速存储 器或 〔 的微控制器和 即 使在断电后也会保存住其中的程序 。 在这一点上 , 软盘或低功耗小型硬盘驱 动器是可能的竞争者 。 完备的技术资料 。 除排您拥有 全部的技术参考手册 , 否则就无法使用 计算机 。 参考手册应当包括全部的原理 图 , 或者至少应当有所有端口和扩展槽 的引脚说明。 一些厂家不公布其计算机 的技术细节 但有关的信息通常可以从 独立的书商得到 。 为了找到您的计算机 的参考手册 , 请到图书馆或书店去找 。 兼容机主板 旧 或 其兼容机似乎不像是机器人控制用的 计 · 算机 , 但它们有许多宝贵的优势 扩 展槽 , 大的软件库 , 容易得到的技术信 息 。另一个优势是这些机器在旧货市场 上很多一在一些便宜店里只卖 美 元 。 随着 软件越来越先进 , 比较旧 的型号必须让位给更快的处理器和更 大的存储器 。 您不想把整个 尸 装在可移动的 机器人上 , 否则就不会太重 。 与此相反 , 可以从 户 内部取出主板 , 再装到机器 人上 。 这样做能否成功取决于您所选用 的主板的设计。 老式 尸 兼容机主板电 源的要求太多 , 您需要一个或多个大电 池 , 以便提供所需的功率和严格的稳压 。 较新机型的主板 年 以后 的产品 使用大规模集成电路芯片 , 极 大减少了所用集成电路的个数 。这减小 了主板的功耗 。 由于这些 “较新的 ” 主 板使您不必为提供额外电池付费揪心 , 因而这些主板甚受喜爱 有时被叫做 “ 绿色 ” 主板 , 是由于其节能的缘故 。 如前所述 , 尸 主板 “ 要求 ” 种 不同的工作电压 , 供主电路板的逻辑电路 使用 。 十 的供电电池大 , 有些早期 的 尸 主板可能要消耗 安或更多的 电流。 十 或 一 , 为磁盘驱动器 供电 , 一 是为 一 串行通信供 电 。对于串行通信来说 , 引 的电流要 求不高 或更小 。 如果您使用了 软盘或硬盘 , 电源应有更大的电 流容量 。 一 , 在某些应用中用作基准 电压 。 其供电要求不高 , 为 。。 或 更小。 请注意 , 某些主板只需要 十 就工作得很好 , 尤其是您不使用串行口 时 。 《如果您的机器人主板使用硬盘驱 动器或软盘驱动器 , 则可能需要 为驱动器电机供电 。在您的电源需求中 应考虑到这一点 。 除非所有 种电源 电压都存在 , 否则 , 其它的一切都无法 通电工作 。 只需检测一下便可明白。 您可以利用线性电源或开关电源 和电压逆变器为 旧 尸 兼容机主板 构建合适的电源 。 公司有几种 易于使用 、价格便宜的集成电路可满足 这些应用 。 您有时也可能发现 , 电池供 电的膝上型计算机的电源也提供 种 电压 。这种电源可能有适度的电流额定 指标 , 因此 , 它只能与电流供应要求较 低的较新主板配用 。 如果您正在购买新的或用过的主 板 , 切记其上应配有 日 基本输入 输出系统 芯片。 没有 芯片的主 板不能工作 。 主板也应当有 尸 和某 些存储器 , 否则您将需要另购而多破费 一些钱。 请注意哪些 口是主板的一 部分 , 哪些 口必须另外追加 。 大多 数 兼容机主板有一个或多个扩展 槽 , 使您可以追加 自己所需的 口 。 应当记住 , 您增加每块扩充电路板 , 主 板消耗的电流也将增加 。 一一一一了了 ,, ‘,一 一 ,,一,,‘,,‘,一 电子制作 年 第 期 一仁产一二一汉便戒月曰于 耐 一 吻讯 ‘ 口阂雪峰 自己动手制作 一 导航地图 本刊从去年开始就介绍 〕 导航 知识 , 并向读者提供全套 产品 , 引 起读者极大兴趣 。 读者肯定知道怎么 用 〕 接收机 配合 电子 地 图来进行 定位 了 。 但是提供的全 国电子地图为 国家正 式 出版的旅游版 , 有全 国主要交通道路 图和 几十个 主要城市的详细 地 图 , 但要 显 示一个地 区或县的详细地 图就无能为 力 了 。 其实你 只 要能得到本地 区的详细 的纸制地图 越详细越好 , 可从当地规划 局得到 , 能搞到军用地 图算你本事大 , 通过软件就 可 以 自己 制作一 个 导 航地 图 。本文就教你如何来做 , 这可是本 刊 独 家披露此绝技 , 不要外传哟 生 我们平时用的灵图的电子地图导航 软件的资源是有限的 ,在偏远地区或小城 ⋯黔翼翼霖军嘿 ⋯拼 尸 丁尸 系统的掌上电脑 , 以满足 便携式用户的需求。读者可以从 官 方网站 咖 下 载最新的 尸 版 。 安装篇 高级用户可以直接进入 “地图制作篇 ” 下面即进入 软件的安装界面 按照软件的一步一步提示即可完成 键盘通过小连接器单独连接到主 板 。某些主板的 日 使您可以切断对 键盘的检测。 您希望有这个功能 。 如果 没有的话 , 主板就不会引导操作系统 , 您就必须让键盘总是连接到主板 , 或 者挂接某种 “ 哑 ” 键盘适配器 。 图像显 示器也是如此。 您务必确保没有显示 器的情况下主板也能工作。 兼容型膝上机 台式 旧 户 兼容型计算机的主板 由于电源的 要求可能用起来很难受 , 但老式膝上 型计算机却是理想的机器人控制用计 算机 , 虽然老式膝上机在旧货市场上 不易找到又更加昂贵 。 严格的 尸 兼容 型膝上机使用较老的单色液晶显示 器 。 电池的功耗是合理的。 几年前改用 全彩色显示器使得用过的黑白膝上机 更加便宜 。 如果想买的话 , 请查找 之类的在线拍卖网站 、 旧计算机 商店或当地的分类广告。 您可以不拆膝上机的部件 , 直接 装到机器人上 。 这样 , 您仍可以使用键 盘和显示器 。 您用膝上机上的并行口 和 或串行口来连接机器人 。 虽然这些 端口提供的灵活性不如直接连至主板 的系统总线 , 但这样做对大多数的机 器人应用来说是令人满意的 。 您可以使用膝上机的标准电池给 其供电 , 或者用外接电池提供更多的 能量 。 请注意 , 大多数膝上机是使用可 再充电的电池 , 其中每个电池单元的 电压低于传统电池组每个单元的电压 每个电池单元为 , 比 , 。 请 注意 , 刚充完电的电池电压以及任何 外接电源的电压并不相同 。 如果膝上 机配备了直流输入口供汽车打火机适 配器或交流适配器之用 , 请使用它 , 这 比把外接电源直接连到电池接线端要 好 。 阳 于 年首次面市 , 此后就成为 最畅销的计算机之一 , 大约有 万 至 万人 买 了 。 部分原因是它有许许多多的软件和外 部设备 , 但最主要的原 、 因是它很便宜 。 那时 经常降价到 美元以下 。 增加一台电视机 , 您就有了 一台可以马上使用的计算机 。 某些程 序 大多数是游戏程序 用盒带的形 式提供 , 只需把盒带插入计算机后面 就行了。 已不再生产 , 但 仍可以在换货会和其它的旧货市场上 找到 。 的键盘包装盒 内放着计算机 。 的电 源接于计算机的外面 。您若想用机器人 的稳压电源取代它 , 请用 一 的电 池电源。 电源也有不太多见的 文流 电源 , 此时需要通过适配器电路供电 。 不能直接访问微 处理器系统总线 , 但它有独特的 “ 用户 端口 ” , 可供大多数机器人应用 。 这个 用户端口主要是一个并行打印机口 , 并 配有绞合线 它允许计算机和外部设备 之 间 进 行 双 向 数 据 传 输 。 该用 中的 编程语 言 , 您可以指定 位数据线中娜些是 输入 , 哪些是输出 。 计算机和机器人之 间始终是欢向通信。该计算机也有一个 串行口 。 本刊读者服务部提供一 种制作 潜 力极 强 机 器 人平 台 , 可 扩 充 个接 口 , 详细 资料见本刊去年 、 、 期介 绍 。 丁 一 智能机器人 元 套 另加 元 邮费 电瓶及专用 充 电 器 元 套 另加 。元邮费 款汇 北 京 信箱电子 制作杂 志社 , 邮编 · 叫 鬓 电子制作 年 第 期