电路控制部分

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1、系统的电路控制部分一、基本元器件1、单片机的选择对于机器人来说，单片机是相当于机器人的大脑，起着控制和调节的重要作用，是实现程序与部件之间的重要的系统，其功能相当于PC电脑上的CPU的功能，因此对于单片机的选择与控制是一个至关重要的部分，直接影响着整个机器人系统的运行。从功能上来看，单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的

2、计算机系统。通过上网查阅资料和咨询知，现在市场上目前主要流行的单片机种类有51单片机和AVR单片机。其中51单片机是传统的单片机类型，开发的较早，是基础的类型，功能一般，价格很便宜，一般5元左右即可，但一些特定的功能需要通过扩展来实现，会增加软硬件的负担，而且运算的速度上来说相对较慢。AVR单片机是目前上来说功能比较齐全的，其中以ATMEL公司开发的较为成熟，功能齐全，与其他的零件之间的兼容性也较好，价格便宜且性价比很高。经过我们的再三考虑和借鉴以往的经验我们决定选用ATmega16类型的单片机进行控制，其主要优点是高性能、低功耗，且开发工具很齐全，可以通过C

3、VAVR、ICC、GCC、IAR来进行实际开发,这一点对于我们实际编程的时候是有很大好处的。而且其功能寄存器较多，有利于实现多种功能的应用。下图是ATmega16的引脚图：ATmega16单片机引脚现说明其具体一些引脚的连接作用：VCC：接数字电路的电源GND：接地端口A(PA7-PA0)：端口A作为A/D转换器的模拟输入端。端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。端口B(PB7-PB0)、端口C(PC7-PC0)和端口D(PD7-PD0)

4、：端口B、C和D为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B，C，D处于高阻状态。RESET：复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2：反向振荡放大器的输出端。AVCC：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。AREFA/D的模拟基准输入引脚。其具体的实物图如下：ATmega16单片机实物图AT

5、mega16单片机共有32个标准IO口，大体上分配：留出22路多级控制线；JTAG口占用4个IO口；UART串行通信占用2个IO口，为了方于方便扩展和通信，然后从PB中引出ISP接口，用于下载程序。2.CPLD在机器人控制系统中．需要控制多个舵机和行程开关．还要进行传感器的接收处理等功能．如果所有的任务都由ATmega16型单片机来完成，CPU的负担会过重从而导致处理的速度过慢，因此扩展1个CPLD．型号为EPM7128。CPLD是基于PLD基础上，可以根据我们自己的需要而构造的逻辑功能数字集电路，其编程灵活、集成度高适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、

6、对硬件经验要求低、标准产品无需测试且价格较低，可实现较大规模的电路设计，很适合于我们对电路的扩展功能的设计。它属于MAX7000系列器件，包括2个通用1/0口．2个专用I／O口，专用I／O口可作为每个宏单元和输入输出引脚的高速控制信号(时钟、清除和输出使能等)，电动机的。PWM信号也由其产生。以下是电路结构图：其实物图如下：3.舵机舵机是机器人上的动力部分，直接控制着机器人的运动，主要是由外壳、电路板、马达、减速齿轮和电位器构成。舵机主要适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统,比如在我们机器人的手臂和腿,控制腿和手臂的转动都需要通过舵机来操控，舵机的基

7、本工作原理是发一个控制信号给舵机,经电路板判断转动方向,再驱动马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由电位器检测送回讯号,判断是否已经到达指定位置。下图是舵机的实物图：我们根据机器人的实际需要，选择以下两种型号的舵机：舵机型号扭矩（kg/cm)重量（g)尺寸（mm*mm*mm)安放关节TOWERPRO9805MG2516066*30.2*66.4髋关节、膝关节、肘部TOWERPROMG995135040*20*36.5肩部、腕部、踝关节4.陀螺仪传感器由于我们设计的是骑自行车的机器人，对于自行车平衡的控制是至关重要的，我们采用的是在自行车上加上陀螺传感

8、器来感知自行车左右方向上偏离的角度，从