無線信號(hào)采集機(jī)器人

1、.電氣與電子信息工程學(xué)院2008 年電子設(shè)計(jì)大賽論文報(bào)告作品：無線信號(hào)采集機(jī)器人制作人：黃智銘劉建偉黃開坤.無線信號(hào)采集機(jī)器人摘要：本課題設(shè)計(jì)制作了一款帶有機(jī)械手臂的機(jī)器人， 可采集發(fā)送溫度、 濕度信號(hào)。我們通過無線遙控來控制機(jī)器人的運(yùn)行及機(jī)械手的抓放物體。關(guān)鍵字：無線信號(hào)采集機(jī)器人機(jī)械手臂溫度、濕度傳感器無線遙控AT89S52 單片機(jī)總體方案： 作品以兩個(gè)直流減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，兩個(gè)直流減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的上升、下降、抓、放，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械手的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其遙控模式可隨時(shí)更換。機(jī)器人上裝有溫度傳感器 AT18B20、濕度傳感器 HS1101，所采集的信號(hào)通過

2、主控制芯片 AT89S52處理后發(fā)出，另一塊 AT89S52處理接收到的數(shù)據(jù)使其在 LCD上顯示。無 線遙 控?zé)o線遙控接收發(fā)送主系統(tǒng)At89s52單片機(jī)溫度、濕度信號(hào)LCD數(shù)據(jù)采集電路顯示主系統(tǒng)At89s52單片機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路遙控鍵盤圖 1 信號(hào)采集機(jī)器人基本原理框圖系統(tǒng)原理及理論分析1) 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)智能系統(tǒng)的核心部分，它對(duì)各路傳感信號(hào)的采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)整。主要是組成是：兩片單片機(jī) AT89S52、小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)芯片 L293D、 LCD顯及各路的傳感器件。.2) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路因?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式較多， 除了要行走， 還要操作機(jī)器手運(yùn)動(dòng)， 所以要用四個(gè)減速電

3、機(jī)，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的芯片我們采用三片市面易購(gòu)的 L293D，該芯片是利用 TTL電平進(jìn)行控制，對(duì)電機(jī)的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作， 很方便單片機(jī)的操作， 而且芯片的外圍電路簡(jiǎn)單，亦能滿足直流減速電機(jī)的要求。電路實(shí)現(xiàn)如圖 2所示。圖 6 智能車驅(qū)動(dòng)電路L293D為單塊集成電路，高電壓，高電流， ，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載 ( 比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) ) ，和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。其額定工作電流為 1A，最大可達(dá) 1.5A， Vss電壓最小 6V，最大可達(dá) 24V；Vs電壓最大值也是 24V，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)， Vs電壓應(yīng)該比 Vss電壓高，

4、否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。表1是其使能輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。3) 濕度采集原理采集濕度我們用了 HS1101傳感器，該芯片可通過濕度的變化改變其電容值，我們通過一個(gè) 555芯片做成一個(gè)脈沖原，如圖 3所示 . 因?yàn)?=RC，不同濕度下.HS1101電容值的變化， 其脈沖頻率也發(fā)生改變， 我通過單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)后， 用特定公式就可換算出對(duì)應(yīng)的濕度。其公式如下：圖 3濕度采集原理4) 溫度采集原理DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，他均有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)。直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（提供 9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，溫度測(cè)量范

5、圍 -55 125，可編程位 912位 A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)到 0.0625 。DS18B20的高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度以 2 字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。.DS18B20溫度數(shù)據(jù)表5) 無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理機(jī)器人對(duì)采集到的數(shù)據(jù)主要通過 Nordic 公司生產(chǎn)的 NewMsg_RF905模塊。 NewMsg RF905單片無線收發(fā)器工作在 433/868/915MHZ 的ISM，頻段由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器一個(gè)帶解調(diào)器的接收器一個(gè)功率。 放大器一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成 ShockBurst 工作模式的

6、特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼 和 CRC 可以很容易通過 SPI 接口進(jìn)行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為 10dBm 時(shí)發(fā)射電流為 30mA 接收電流為 12.2mA. 進(jìn)入 POWERDOWN模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。NewMsg RF905 參考數(shù)據(jù)ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)， 數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿?，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高.速射頻發(fā)射 )；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。 ShockB

7、urstTM 技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動(dòng)處理字頭和 CRC 校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和 CRC 校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。ShockBurst TX發(fā)送流程典型的RF905 發(fā)送流程分以下幾步：A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)， 通過 SPI 接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905，SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式；C. RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送：(1) 射頻寄存器自動(dòng)開啟；(2) 數(shù)據(jù)打包 ( 加字頭和 CRC 校驗(yàn)碼 ) ；(3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包；(4) 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；D. AUTO_RETRAN被置高， RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低；E. 當(dāng) TRX_CE 被置低， RF905 發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。6) 顯示部分顯示我們采用的是應(yīng)用廣泛的 LCD1602，它無需外接譯碼芯片，只需一個(gè)驅(qū)動(dòng)顯示程序就可使其正常工作，且連線簡(jiǎn)單