1、 礼仪机器人控制系统的研究和设计 第页共页 第二章系统硬件设计 第节微处理器的选择 任何个控制系统都是由硬件和软件组成。硬件是控制系统的基础其性能的好环直接 影响着整个控制系统的工作性能。 本系统的微处理器采用凌阳位单片机。考虑到用户对资源的要求较少以 及便于程序调试等功能内嵌了字的闪存。较高的处理速度使 ™能够非常容易快速地处理复杂的数字信号。因此以™为核心的微 处理器是数字语音识别应用领域的种最经济的选择。 性能 位™微处理器 工作电压为为 时钟 内置字 内置 可变成音频处理 晶体振荡器 系统处于备用状态下时钟处于停止状态耗电仅为 个位可编程定时器计数器可自动预置初始计数值 个位数模。
2、。合肥工业大学本科毕业设计论文 第页共页 礼仪机器人控制系统的研究和设计 摘要本文设计研究了种礼仪机器人的控制系统该系统基于凌阳位系列的单片 机整个机器人机构共有个自由度采用二相混合式步进电机驱动并通过二个红外传感器和个光电 传感器来检测信号从而实现礼仪机器人的各种功能。该系统采用高级语言语言编程并在™ 集成开发环境中编辑编译链接调试以及仿真。 关键词礼仪机器人控制系统单片机步进电机红外传感器光电传感器 ™ ™ 礼仪机器人控制系统的研究和设计 第页共页 前言 机器人这个词是捷克斯洛伐克剧作家卡雷洛•查普茨在年发表的著作罗萨 姆万能机器人公司••中首先创造。
3、用了 芯片内置的在线仿真电路接口和凌阳公司的在线串行编程技术。 工作于凌阳集成开发环境软件包下其芯的仿真头连接到目标电路板上 的相应引脚直接在目标电路板上的上调试运行用户程序。 的另头是标准的针打印机接口可直接连接到计算机打印口与上位机进行通信在计 算机集成开发环境软件包下完成在线调试功能图是计算机﹑用户目标 图计算机﹑﹑用户目标板三者之间的连线图合肥工业大学本科毕业设计论文 第页共页 板三者之间的连线示意图。 本系统采用步进电机作为执行元件它将单片机发出的每个脉冲信号变成定量的角 位移从而完成机器人的各种动作功能。 本系统选用步进电机作为执行元件基于以下考虑 步进电机价格低廉同直流伺服电机相比步进电机价格要低廉的多。 步进电。
4、转换输出通道 位通用可编程输入输出端口 个中断源可来自定时器﹑时基﹑个外部时钟源输入和键唤醒 具备触键唤醒的功能 使用凌阳音频编码方式能容纳秒的语音数据 锁相环振荡器提供系统时钟信号 实时时钟 通道位电压模数转换和单通道声音模数转换器 声音模数转换器输入通道内置麦克风放大器并具有自动增益控制功合肥工业大学本科毕业设计论文 第页共页 能 具备串行设备接口 具有低电压复位功能和低电压监测功能 内置在线仿真电路接口 具有保密能力 具有功能由具体型号决定。 结构概览 的结构如图所示 图的结构 芯片的脚排列的说明 共有个引脚封装形式为它的排列图所示。 在个引脚中有空脚个其余引脚功能说明如表所。
5、选择 第三节人体热释电红外传感器的研究和改造 第四节漫反射式光电传感器的介绍 第五节接线板电路的设计和焊接 第六节口的分配 第三章控制系统的程序编制 第节集成开发环境 第二节礼仪机器人几个动作的程序设计 第三节控制系统总的调试程序 第四章结论 参考文献 致谢 附图 礼仪机器人控制系统的研究和设计 第页共页 第章礼仪机器人控制系统的总体设计思路 第节控制系统概述 随着单片机功能集成化的发展其应用领域也逐渐地由传统的控制扩展为控制处理﹑数 据处理以及数字信号处理等领域凌阳单片机就是为适应这种发展而设计的。它的内 核采用凌阳推出的™位微处理器芯片。礼仪机器人的控制系统就是基于凌阳位 单片机同时采用二个红外传感器个光。
6、体设计思路 第节控制系统概述 第二节控制系统的组成和执行流程 第三节控制系统的结构 第二章系统硬件设计 第节微处理器的选择 第二节步进电机和驱动器的选择 第三节人体热释电红外传感器的研究和改造 第四节漫反射式光电传感器的介绍 第五节接线板电路的设计和焊接 第六节口的分配 第三章控制系统的程序编制 第节集成开发环境 第二节礼仪机器人几个动作的程序设计 第三节控制系统总的调试程序 第四章结论 参考文献 致谢 附图 礼仪机器人控制系统的研究和设计 第页共页 第章礼仪机器人控制系统的总体设计思路 第节控制系统概述 随着单片机功能集成化的发展其应用领域也逐渐地由传统的控制扩展为控制处理﹑数 据处理以及数字信号处。
7、成和执行流程 本系统为开环系统是以高速单片机作为控制单元以步进电机作为执行 单元。整个控制系统由个步进电机两个红外传感器个光电传感器组成位置分布如 图所示其中头部有两个电机个用于实现点头动作另个用于实现摇头动作右 臂中有个电机大臂处有个小臂处有个还有两个步进电机在脚部用于实现礼仪 机器人的行走动作。实物图见附图和附图合肥工业大学本科毕业设计论文 第页共页 图电机传感器的位置分布图 首先按照人体正常的身态动作在计算机上编制出机器人的信号检测程序步进电机转动 程序并按照系统的要求组成整个系统程序然后在计算机上进行编译调试并最终下载 到板上。整个礼仪机器人的流程动作首先给机器人上电单片机开始工作 初始化程序等待调整结束扫描远距离信号。
8、器件的选择和组装等。 本文首先在第章中介绍了礼仪机器人控制系统的总体设计思路包括控制系统的概 述控制系统的执行流程控制系统的结构。第二章中介绍了礼仪机器人控制系统的硬件设 计包括微处理器的选择人体热释电红外传感器的介绍和设计漫反射式光电传感器的介 绍接线板电路的设计和焊接口的分配。第三章中介绍了礼仪机器人控制系统的软件 设计包括集成开发环境礼仪机器人几个动作的程序设计控制系统的总程序。在最 后章中写了本文的结论。 最后请允许我向指导老师尹志强老师表示衷心的感谢同时对礼仪机器人设计过程中 所有付出劳动的同学表示深深的敬意。 合肥工业大学本科毕业设计论文 第页共页 目录 前言 第章礼仪机器人控制系统的总。
9、电传感器构成信号检测系统。控制系 统的主要内容有 功能控制功能控制是自动读入控制信息使控制系统确立相应的工作状态从而 控制机器人发生相应的动作。如机器人问好﹑走向前﹑抬手﹑握手﹑告别以及手 动调整功能控制等。 信号检测处理信号检测是在系统运行过程中检测人体信号如远距离红外人体 检测近距离红外人体检测握手是光电人体接近信号检测信号处理就是对系统 运行过程中所取得的状态信号进行分析处理从而控制机器人相应动作并能实现 机器人的各种功能。 控制系统程序编制按照控制系统的执行流程在计算机集成开发环境软件中 编制控制系统的程序并按照计算机﹑﹑用户目标板三者之间的接线图将计 算机与板连起来完成在线调试最后将程序下载到板上。 第二节控制系统的组。
10、机的步距角不受各种干扰因素的影响如电压的大小﹑电流的数值﹑波形 和温度的变化等都不会影响步距角。也就是说转子的速度主要取决于脉冲信号的 频率。 没有长期累积误差步进电机每走步转过的角度实际步距角与理论步距角之间 总有定的误差从步到任何步即走任意定的步数后也总有定的累 积误差但它每转周的误差为零所以步距角的误差不会长期积累下去。 旦停止送脉冲信号只要维持通过绕组不变电机就可以保持在其固定的位置上 也就是说步进电机具有较高的箱位能力。 转子的转动惯量小起停的时间短般在信号输入几毫秒至几十毫秒内就能使 电机转动信号切断后电机立即停止转动。 改变输入脉冲频率电机的转速随之变化。因此可以实现平滑的无级调速。 。
11、检测端口如果远距离红外传感器检测到有 人走进它的检测范围则向来人问好如果没有人走进它的检测范围则直执行扫描端口 扫描近距离红外信号检测端口如果来人走进它的检测范围则机器人走向来人并抬起右 手等待与来人握手同时对来人说欢迎光临,手部光电传感器信号如果检测到友人而成。光电传感器是在市场上购买的。 软件是机器人整个控制系统的神经中枢机器人的所有功能都是在软件的指导下完成 的。本控制系统的软件可分为两部分即机器人的动作部分程序和语音部分程序。机器人动 作部分程序是采用语言按照机器人的功能要求编制的主要有电机控制程序和信号检测程 序语音部分程序由另外位同学负责编制。凌阳位单片机的开发是通过在线 调试器实现的。它既是个编程器又是个实时在线调试器。它。
12、出来的书中的机器人是种不能进行思考只会 从事劳动的人。实际上能够代替人在工厂劳动的机器人是在世纪年代出现的。伴随 着硬件和软件的不断进步直到世纪年代机器人才真正获得了普遍的应用。今天 机器人不仅在工厂中就是在办公室内和家庭中也得到了广泛的应用。由于计算机的不断发 展不能进行思考的机器人也开始具有了学习的能力逐渐变成了聪明伶俐的机器人。 这样机器人不仅在产业界获得了广泛的应用而且还渗透到了人们的家庭生活中支 撑机器人的技术是种综合性的技术包括机械工程学‚电气工程学﹑控制工程学﹑信息 工程学﹑甚至人类工程学等广泛的领域。 本文从控制的角度介绍礼仪机器人的控制系统硬件的组成包括微控制器的选择﹑传 感器﹑电动机等机器人应用程序的编制﹑调试﹑元。
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礼仪机器人控制系统的研究和设计