基于能力风暴机器人的红外通讯模块设计

本课题通过对基于能力风暴机器人的无线通讯模块的设计，旨在引导学生关注机器人事业的发展，将理论与实践紧密地结合起来，提高学生的动手能力创造能力协作能力和综合能力。

为我国机器人领域研究培养后备人才，提高我国在机器人领域的国际地位作出积极贡献。

目前国内形势和发展趋势我国机器人的基本状况近年来我国的机器人技术也取得了长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有定的差距，如可靠性低于国外产品机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。

我国目前从事机器人研发和应用工程的单位相对较少，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量，长期大量依靠从国外引进。

我国非常重视机器人的研究。

国家七五科技攻关将工业机器人和水下机器人的研究和开发列入计划，组织了点焊弧焊喷漆搬运等型号的工业机器人的攻关，使中国工业机器人起步就瞄准了实用化方向。

我国机器人技术的水平机器人技术集机械电子材料计算机传感器控制等多门学科于体，是国家高科技实力和发展水平的重要标志。

先进机器人技术不仅是国家工业关键装备的重要支撑技术，也是国家空间计划国防装备以及与社会安全紧密相关的反恐防爆装备的核心技术之，同时还是国家发展高技术服务业如助老助残机器人家庭服务机器人等新经济增长点的关键技术。

通过研发机器人技术，可以提升我国科技竞争力，改善人民生活水平。

中国工业机器人经过七五攻关计划九五攻关计划和计划的支持已经取得了较大进展，工业机器人市场也已经成熟，应用上已经遍及各行各业，但进口机器人占了绝大多数。

我国在些关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。

目前我国机器人技术相当于国外发达国家世纪年代初的水平，特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密高速与高效的关键部件。

我国目前取得较大进展的机器人技术有数控机床关键技术与装备隧道掘进机器人相关技术工程机械智能化机器人相关技术装配自动化机器人相关技术。

现已开发出金属焊接喷涂浇铸装配搬运包装激光加工检验真空自动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽车摩托车工程机械家电等行业。

我国机器人技术主题发展的战略目标是根据世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求，瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术产品技术和系统技术。

未来工业机器人技术发展的重点有第，危险恶劣环境作业机器人主要有防暴高压带电清扫星球检测油汽管道等机器人第二，医用机器人主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等第三，仿生机器人主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。

其发展趋势是智能化低成本高可靠性和易于集成。

我国机器人的发展趋势机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的万美元降至年的万美元，而且最近价格降低的速度更是惊人。

机械结构向模块化可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。

机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。

机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人，不仅节约了大量的时间和精力，而且方便实用。

当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。

美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

机器人化机械开始兴起。

从年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

课题研究的内容和实施方案机器人足球系统的研究涉及非常广泛的领域，包括机械电子学机器人学传感器信息融合智能控制通讯计算机的电池能力风暴机器人的计算机硬件人对周围环境的反应过程主要是感觉大脑思考作出反映，机器人的信息处理流程也是如此。

能力风暴智能机器人的配有种十几个传感器，另外还可以根据需要扩展其他传感器，对环境的感知能力很强。

感知环境的能力是产生智能行为的前提，因此能力风暴能产生许多智能性行为。

能力风暴通过微控制器来思维。

我们采用的是公司位单片机中功能最强集成功能最全的高档机种。

它的可靠性很高，有程序自下载功能。

能力风暴连上串口线就可自动下载程序。

计算机硬件决定了机器的极限潜能，去开发这种潜能是软件的工作。

我们为用户提供了交互式图形化编程语言，它使开发能力风暴的高层行为充满了乐趣。

有的低层的驱动软件与硬件相关太紧密或实时要求很高，需要用汇编语言来处理。

能力风暴智能机器人的执行器有二只高性能直流电机只喇叭只字符的液晶显示器。

能力风暴机器人的系统结构如图所示。

图能力风暴机器人的系统结构能力风暴计算机硬件的设计策略是尽量选择功能齐全可靠周边设备集成度高的微控制器，价格也需控制，能让中国的学生以可以承受的价格获得世界上先进的智能机器人计算平台。

生产的，使我们以极少的周边芯片获得了齐全的功能，个模拟口，个输入捕捉，个输出，位地址，位数据总线，串口，以及个通用。

同时，充分考虑到软件开发工具问题。

因为没有优秀方便的软件开发工具，硬件只能成为专有系统，而无法成为开发平台。

的自下载功能，使我们拥有了纯软件开发调试的优秀工具。

即可用于开发高层应用软件，又便于开发低层驱动，还能交互调试。

微控制器有片内存储器定时器系统串行口并行口，中断和复位系统组成。

外部存储器能力风暴智能机器人扩展了的静态不挥发。

其优点是既有静态的速度和方便，又有或的掉电不丢失性，从而能将程序和数据合用个芯片。

写入的数据可保存十年以上，同时具有可靠的上电掉电强静电等数据保护功能。

电源与复位电路能力风暴控制板采用稳压芯片，提供，电压，该芯片自身的功耗很低。

低电压复位保护电路采用，当电压低于，将产生复位信号，同时红色发光二极管变亮。

能力风暴机器人的开发能力软件开发能力标准语言子集，简洁的专业程序员语言支持浮点运算指针多维数组先进的多任务操作系统便于学习的图形化交互式语言众多的驱动程序和应用程序代码，在高手的基础上学习编程。

能力风暴机器人Ⅱ它采用图形化交互语言简称完成Ⅱ的软件开发，具有基于流程图的编程语言和交互式语言简称，便于用户自由发挥。

机械扩展能力至个直流电机至个步进电机交流伺服电机至个继电器电继阀记忆合金至个灯泡电热丝蜂鸣器。

扩展实例灭火风扇，机械手臂，装饰彩灯等。

电子扩展能力至几百路位模拟输入至几十路输出捕捉路数字式输出。

扩展实例超声测距卡，红外测距卡，路伺服电机驱动卡，路输入输出。

第三章红外通讯模块设计红外通讯简介红外通讯历史红外线数据协会成立于年，起初，采用红外通讯标准的无线设备仅能在范围内以的速度传输数据，很快发展到。

红外通讯原理红外通讯通过使用红外光进行通讯，发送设备将电信号转化为光信号，接收设备则再将光信号还原成电信号。

内部结构图如下红外通讯特点红外通讯的主要优点是无需申请频率的使用权，因而成本低廉，并且还具有移动通讯所需的体积小，功耗低，连接方便的特点。

此外红外线发射角度较小，传输安全性高。

红外传输的不足在于它是种视距传输，两个通讯设备之间必须对准，中间不能有障碍。

红外通讯模块设计方案选择方案Ι本方案是基于经典芯片，单片机以及公司生产的红外收发芯片，的分立式红外收发模块，其电路原理图如下图所示其中红外发送器电路包括脉冲振荡器驱动管和红外发送器和等部分。

其中脉冲振荡器有定时器电阻和电容组成，用以产生的脉冲序列作为载波信号红外发射管选用公司生产的，用来向外发射的红外光束。

红外发送器工作原理为串行数据由单片机的串行输出端发送并驱动管，数位使管导通，通过管调制成的载波信号，并利用两个红外发射管以光脉冲的形式向外发送。

数位使管截止，红外发射管不发射红外光。

红外接收器工作原理为红外接收电路选用公司生产的专用红外接收模块。

该模块是个三端元件，使用单电源，具有功耗低，输入灵敏度高，对其他波长红外线不敏感等特点，其内部框图如下图所示的工作原理为首先，通过红外敏感元件将接收到的频率为的脉冲调制红外信号转化为电信号，再由前放大器和自动增益控制电路进行放大处理。

然后，通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。

最后由输出级电路进行反向放大输出。

方案Ⅱ本方案是基于单片机，红外收发芯片的红外收发模块，其接口电路如图所示其中是个符合串行红外协议的收发芯片，该芯片在范围内的最高速度可达。

而且他的供电范围较宽，可方便的与各种电压的进行连接。

在供电时，其典型电流只有，非常适用于电池供电产品。

此外，体积小，仅有，且其外围芯片少只需个电阻和个电容。

有个引脚，依次是和。

内部与红外发光二极管相连，外部接限流电阻到，以给红外管提供工作电流。

但应注意提供的最大电流不能超过是数据发送引脚，该引脚内部带有下拉电阻，可以直接接到的数据发送端，当器件进入省电模式时，该下拉电阻开路。

是接收到红外数据后的输出脚，他是个三态输出引脚，该引脚无需外接电阻。

是省电模式控制脚，该引脚输入高电平时进入省电模式，此时的最大电流只有。

典型应用电路方案比较方案Ⅰ虽然也实现了所要求的功能，