無線信號采集機器人

1、.電氣與電子信息工程學院2008 年電子設計大賽論文報告作品：無線信號采集機器人制作人：黃智銘劉建偉黃開坤.無線信號采集機器人摘要：本課題設計制作了一款帶有機械手臂的機器人， 可采集發(fā)送溫度、 濕度信號。我們通過無線遙控來控制機器人的運行及機械手的抓放物體。關鍵字：無線信號采集機器人機械手臂溫度、濕度傳感器無線遙控AT89S52 單片機總體方案： 作品以兩個直流減速電動機驅(qū)動機器人的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，兩個直流減速電動機驅(qū)動機械手的上升、下降、抓、放，一個步進電機控制機械手的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其遙控模式可隨時更換。機器人上裝有溫度傳感器 AT18B20、濕度傳感器 HS1101，所采集的信號通過

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 控無線遙控接收發(fā)送主系統(tǒng)At89s52單片機溫度、濕度信號LCD數(shù)據(jù)采集電路顯示主系統(tǒng)At89s52單片機電機驅(qū)動電路遙控鍵盤圖 1 信號采集機器人基本原理框圖系統(tǒng)原理及理論分析1) 單片機最小系統(tǒng)組成單片機系統(tǒng)是整個智能系統(tǒng)的核心部分，它對各路傳感信號的采集、處理、分析及對各部分整體調(diào)整。主要是組成是：兩片單片機 AT89S52、小車驅(qū)動系統(tǒng)芯片 L293D、 LCD顯及各路的傳感器件。.2) 電機驅(qū)動電路因為機器人運動方式較多， 除了要行走， 還要操作機器手運動， 所以要用四個減速電

3、機，一個步進電機。驅(qū)動電機的芯片我們采用三片市面易購的 L293D，該芯片是利用 TTL電平進行控制，對電機的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)操作， 很方便單片機的操作， 而且芯片的外圍電路簡單，亦能滿足直流減速電機的要求。電路實現(xiàn)如圖 2所示。圖 6 智能車驅(qū)動電路L293D為單塊集成電路，高電壓，高電流， ，驅(qū)動感性負載 ( 比如繼電器，直流和步進馬達 ) ，和開關電源晶體管。內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動電路。其額定工作電流為 1A，最大可達 1.5A， Vss電壓最小 6V，最大可達 24V；Vs電壓最大值也是 24V，經(jīng)過實驗， Vs電壓應該比 Vss電壓高，

4、否則有時會出現(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 555芯片做成一個脈沖原，如圖 3所示 . 因為 =RC，不同濕度下.HS1101電容值的變化， 其脈沖頻率也發(fā)生改變， 我通過單片機定時器計數(shù)后， 用特定公式就可換算出對應的濕度。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、易配處理器等優(yōu)點。直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號（提供 9位二進制數(shù)字）給單片機處理，溫度測量范

5、圍 -55 125，可編程位 912位 A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達到 0.0625 。DS18B20的高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度以 2 字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。.DS18B20溫度數(shù)據(jù)表5) 無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理機器人對采集到的數(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，頻段由一個完全集成的頻率調(diào)制器一個帶解調(diào)器的接收器一個功率。 放大器一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成 ShockBurst 工作模式的

6、特點是自動產(chǎn)生前導碼 和 CRC 可以很容易通過 SPI 接口進行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為 10dBm 時發(fā)射電流為 30mA 接收電流為 12.2mA. 進入 POWERDOWN模式可以很容易實現(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)低速從微控制器送入，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)議相關的所有高速信號處理都在片內(nèi)進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高.速射頻發(fā)射 )；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。 ShockB

7、urstTM 技術同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動處理字頭和 CRC 校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和 CRC 校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和 CRC 校驗碼，當發(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. 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時， 通過 SPI 接口，按時序把接收機的地址和要發(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) 射頻寄存器自動開啟；(2) 數(shù)據(jù)打包 ( 加字頭和 CRC 校驗碼 ) ；(3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包；(4) 當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高；D. AUTO_RETRAN被置高， RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低；E. 當 TRX_CE 被置低， RF905 發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。6) 顯示部分顯示我們采用的是應用廣泛的 LCD1602，它無需外接譯碼芯片，只需一個驅(qū)動顯示程序就可使其正常工作，且連線簡單