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機器人用什麼單片機

發布時間: 2021-01-07 13:34:16

① 製作機器人用啥單片機好

是不來是參加CCTV機器人?
我參加時一自台機器人用了4片到6片單片機
最簡單的89C51 C8051F020 ATMEGA16 MSP430都用過

PC104用起來倒是功能強大也省事,但你要求單片機就不推薦了

② 機器人最好用什麼單片機控制,怎樣接大動力電機

愛好者製作機器人首選 AVR系列單片機
1 簡介
AVR單片機是1997年由公司研發出的增強型內置Flash的RISC(Reced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位一直是衡量單片機性能的重要指標,而AVR單片機是典型高性能單片機。
早期單片機,比如51單片機為了提高可靠性(防止數據誤讀或跑飛)採用較高的分頻系數對時鍾分頻,使得指令周期長,執行速度慢。例如51單片機需要12個晶振周期才能組成1個機器周期,而且很多指令需要2個機器周期才能執行。AVR單片機的推出,徹底打破這種舊設計格局,廢除了機器周期,採用精簡指令集,取指周期短,又可預取指令,實現流水作業,故可高速執行指令。AVR單片機在12個晶振周期中能執行12條指令,從這個角度看,如果晶振頻率相同,AVR的速度是51的12倍到24倍。
AVR有32個通用寄存器,在進行大量復雜運算時,AVR的32個寄存器可相當於51的32個累加器,克服了51系列單片機只有單一累加器數據處理造成的瓶頸現象,在復雜運算時速度比51快5倍以上。由此可看出,51與AVR相比是多麼慢,AVR是多麼快。
AVR 系列單片機多內部集成了多路AD轉換器、電壓比較器、ISP、I2C、JTAG匯流排電路、UART串口、大功率IO口、看門狗等實用電路,並且很多AVR 單片機型號有EEPROM、FLASH、SRAM三種存儲器,可以實現實時修改程序存儲器中的內容,即AVR單片機可以自己修改自己的程序。同時AVR一般能工作在寬電壓范圍(2.7~6.0V),有的居然可以在1.8V電壓下工作。以上這些性能只是AVR眾多性能中的一部分,然而已經讓51系列單片機望塵莫及了。
如此高性能的單片機價格居然和51單片機差不多,比如ATmega8價格為8元左右,ATmega16在13元左右,這是AVR有極高性價比的真實寫照。
2 性能
AVR家族人丁興旺,包括ATinyAVR(微小型)、低功耗類、ATmegaAVR高中低檔5類單片機。它們都基於同一核心技術,但在內部集成的電路多少上有不同。不論你要做電子手錶還是視頻處理,都有一款合適的AVR單片機能滿足你的需要。
本文只列出ATmega16中檔單片機的性能:
16KB的FLASH程序存儲器;512B的 EEPROM;1KB的SRAM;32個快速寄存器;32個大功率IO口;20個中斷;2個外部中斷口;有SPI、SUART、I2C匯流排介面;2個8位定時器;1個16位定時器;3個PWM通道;有實時時鍾RTC;8個10位AD通道;電壓比較器;看門狗;內置時鍾振盪器;JTAG介面;ISP在線編程;電壓范圍為2.7V-5.5V;外部時鍾晶振0-16MHz;有PID和多種貼片封裝。
AVR的IO口能輸出20mA和吸收40mA的電流,不僅可直接驅動LED,甚至可直接驅動微型直流減速電機。而且AVR的IO口可編程設置成輸入、輸出、高阻態狀態,是真正的3態IO口。和51相比使用 AVR開發產品你會發現前所未有的方便和自由。
AVR單片機可上操作系統,比如UCOS2、Linux等,自主編程實現操作系統功能也很容易。
根據任務具體需要選擇最合適的單片機,使單片機資源充分利用,使系統性價比達到最高,同時兼顧未來擴展需要,不要一味選用高性能單片機,這就是選單片機的原則。
用ARM+操作系統做超聲波測距儀——殺雞用了牛刀。用AVR中檔單片機做機器視覺——有些吃不消。如果把它們調換一下,一切就恰到好處了。
3 使用方法
學AVR單片機的好書是《AVR單片機嵌入式系統原理與應用實踐》,封面見下圖。
AVR一般採用CVAVR 編程軟體編程,也可用GUN GCC AVR、AVR Studio軟體編程。可採用匯編或C語言編程。燒程序前先輸出HEX文件,然後用SLISP(雙龍ISP)軟體載入,再通過ISP編程線或者25針並口連接線燒入AVR單片機,支持在線編程。
由於AVR單片機最小系統很簡單,就是電源+晶振(可不用)+LED+ISP介面(通電就運行,斷電就停止,不用復位電路),因此任何初學者都可以用麵包板搭出AVR最小系統,並且編程實踐。
4 實踐經驗
使用AVR單片機時注意要正確設置熔絲位,SLISP軟體就可設置,熔絲位可決定單片機是採用外部晶振還是採用內部時鍾振盪器,如果熔絲位設置為採用外部晶振,而電路中沒有接入晶振,則AVR程序不能運行。很多初學者忽視了這一點,他們的AVR系統不能運行卻找不到原因。再有就是AVR的IO口在使用前需先編程設置其狀態,否則你將發現程序在運行,但IO口沒信號。
五 高級機器人控制器 ARM
1 簡介
ARM是一個公司名,他們基於同一內核設計了很多高性能處理器,這些處理器都叫ARM。該技術被很多公司購買後生產出了集成很多功能電路的ARM晶元,使得ARM成為高性能單片機。ARM一般為32位單片機,適於處理大量復雜數據,很多ARM裝上了UCOS2、Windows CE、Linux操作系統,能夠同時運行多個程序。ARM廣泛應用於手機、MP3、GPS導航儀、吸塵機器人等產品上。
六 音頻視頻處理首選 DSP
1 簡介
DSP數字信號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP),它是一種獨特的微處理器,是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號,轉換為0或1的數字信號,再對數字信號進行修改、刪除、強化,並在其他系統晶元中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性,而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序,遠遠超過通用微處理器,是數字化電子世界中日益重要的電腦晶元。它的強大數據處理能力和高運行速度,是最值得稱道的兩大特色。
在高速小車巡線、語音識別等領域DSP被廣泛應用。但如果僅用DSP檢測幾個碰撞開關、控制幾個電機顯得大材小用。
七 新興控制器 FPGA
1簡介
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定製電路而出現的,系統設計師可以根據需要通過可編輯的連接把FPGA內部的邏輯塊連接起來,就好像一個電路試驗板被放在了一個晶元里。簡單說,如果使用者想開發一個用簡單數字邏輯電路就能控制的小車,又嫌搭電路麻煩,他就可用軟體給一個FPGA編程讓它實現數字電路功能去控制小車。即FPGA可被用來模擬各種電路。有的FPGA甚至能模擬51單片機的運行。因FPGA通過編程即可修改它模擬的電路結構,因此在系統實驗、調試中很方便,很多愛好者嘗試用FPGA做機器人控制器。
八 更多可供選擇的單片機
我們選擇學一款單片機前首先要考慮自己面對的實際任務需要什麼性能的單片機,然後在眾多性能滿足要求的單片機中作出選擇。此時我們還要考慮不同單片機的 「應用廣泛程度」,比方說:當我們要做一個電子大賽智能小車,有AVR單片機和PIC單片機可滿足任務需要,如何在兩者中作出選擇需要考慮哪種單片機學起來比較容易、學習資料容易獲取、可供參考的程序和案例更加豐富、哪種單片機更容易獲得編程軟體和下載器等。筆者感覺要想做智能小車,AVR單片機的資料比較豐富。
世界上有種類繁多的單片機,它們當中絕大多數都可用來控制機器人,但存在一個是否合適的問題。比如PLC是可編程式控制制器,當然可以用來控制愛好者手中的機器人,但PLC多用於工業控制領域,設備龐大價格昂貴,同時不易獲得用PLC控制小型機器人的資料。愛好者選擇學一種單片機前,首先得明確自己要用單片機干什麼,然後再選最合適的單片機學習。學單片機重在學精一兩種單片機,如果有人泛泛地學ARM、PLC、PIC、凌陽、DSP、FPGA等所有有名的單片機,那麼他將無法擁有真正的深度開發能力。所謂深度開發,以AVR單片機為例,初學者可以用它實現小燈交替閃爍,中級技術人員可以用它控制參加比賽的機器人,而真正的高級開發人員可以用AVR實現機器視覺、無人機自動駕駛、坦克火控系統……
AVR單片機過時了嗎?
有初學者甚至中級開發人員認為因ARM性能一般比AVR性能高,因此ARM將代替AVR,AVR將退出歷史舞台,或者MSP430將代替51系列單片機,或者FPGA將取代所有單片機等。這種看法不對,因為不同單片機都有各自的特點和優點,沒有哪種單片機是完美的,在不同場合用最合適的單片機,發揮它們各自的特長,而不存在ARM一統天下,取代所有其他型號單片機的可能性。試想,原本十幾元的電子表因為採用ARM控制買到幾百元,誰能受得了?因此不要覺得 AVR已經過時,學完51就直接學ARM,或者覺得學51沒用,直接學ARM,否則你將碰壁。
MSP430系列單片機:比較適於機器人開發,是美國德州儀器推向市場的一種16位、具有精簡指令集的、超低功耗的混合信號處理器。具有Flash存儲器,中斷源較多,並且可以任意嵌套,使用時靈活方便。MSP430系列單片機的電源電壓採用的是 1.8~3.6V 電壓。因而可使其在1MHz的時鍾條件下運行時,晶元的電流會在200~400uA左右,時鍾關斷模式的最低功耗只有0.1uA。MSP430系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內外設。它們分別是看門狗、模擬比較器、定時器、串口0、1、硬體乘法器、液晶驅動器、10位/12位ADC、16位 Sigma-Delta AD、直接定址模塊(DMA)、IO埠、基本定時器(Basic Timer)等的一些外圍模塊的不同組合。MSP430 系列單片機引進了JTAG技術,不僅使開發工具變得簡便,而且價格也相對低廉,並且還可以實現在線編程。
PIC單片機:可用於機器人開發,是8位單片機,產品種類豐富,採用精簡指令集,有不錯的開發環境,引腳驅動能力強,可直接連接繼電器控制強電。自帶看門狗,有睡眠和低功耗模式。很多性能不如AVR和MSP430系列單片機,但因其有特殊優點,也被廣泛應用。
凌陽單片機:比較適於機器人開發,以16位計算機為核心,集成不同規模的RAM、ROM和其他豐富的功能電路,使用者可以根據自己需要選擇集成了特定功能電路的凌陽單片機。凌陽單片機指令系統提供出具有較高運算速度的16位,16位的乘法運算指令和內積運算指令,為其應用添加了DSP功能,因此凌陽適合進行語音識別。在我國凌陽單片機在學校比較常見,應用實例較多,可作為機器人愛好者選用的單片機。
九 實例:用AVR單片機創造機器生命
1 什麼是機器生命
機器生命就是一個能自主生存的機器,一個自動為生存下去而奮斗的機器。對於機器生命來說,生存的含義就是不斷電,繼續運行。機器生命具有完全自主決策、自主行動、活動於未知世界、不需人類參與就能持續運行並且自我維護等特徵。影片《終結者》中的天網就是超級機器生命。《霹靂5號》描述了一個機器人從無生命到有生命的過程。
N.維納(Norbert Wiener,1894~1964)寫《控制論》時創造出第一個機器生命Wiener龜,這個機器龜僅有2個電子管組成的模擬計算機,但它卻能實現真正的烏龜覓食、睡覺、探索、逃避等行為,其表現如同一個有生命的生物一樣。機器龜上面有太陽能電池,當自身電池快用完前,機器龜樂於尋找一個光線充足的地方充電,充滿電後可能找個地方睡懶覺,或者探索未知世界,它有避免碰撞和避免到傾斜地方的趨向,我們無法預知它的行蹤,因為它不是按照程序運行的,就如同我們自己一樣。後來維納在他的機器龜上又加了一個電子管,三個電子管連接成簡單的神經網路,通過對機器龜訓練,維納通過搖鈴可控制機器龜的行為。正如有生物學家訓練狗使得狗聽到搖鈴聲後就流口水。
2 我們可以自己動手做一個機器寵物
我們今天有先進的單片機,製作一個更好的機器生命其實不難。機器生命遠比按固定程序運行的機器人好玩,就如同寵物狗比玩具狗好玩一樣。我們設想的機器生命可以是一個小型履帶式機器人,帶有太陽能板,能感受光線強弱,障礙物距離和碰撞,為了實現人機互動,該機器生命具有語音識別功能。試想你學習一天,回到寢室,叫一聲TONY,你的機器寵物轉身飛快跑向你,那種感覺只有寵物的創造者才能體會……
3 如何實現?如何設計電路?如何設計結構?
這個機器生命方案採用ATmega16單片機做控制器,單片機的8路AD通道和其餘24個IO介面都被使用。AVR單片機AD轉換頻率高於音頻,可以用來進行簡單的語音採集。機器生命的程序較復雜,而AVR單片機適合進行快速復雜運算。本設計的電路板上除了ATmega16單片機外,還有2個LG9110 電機驅動晶元、2個LM386音頻功放晶元,和LM393電壓比較器晶元,再加上少量電阻電容和三極體,電路簡潔,適合初學者和中級愛好者動手製作。
LCD採用通用1602模塊,支持3位控制線4位數據線,如果你採用IO口復用技術,可用6條線控制LCD模塊。
此方案涉及光電檢測、自動充電、語音識別、超聲波測距、鍵盤(4個碰撞開關)、LCD液晶顯示、電機驅動等技術,這些都是動手做簡單機器人的基本技術,如果愛好者能把這個機器生命做好,那麼你的電路設計、調試經驗和編程能力都會有很大的提高。
這個機器生命的技術含量相當於20世紀70年代國際機器人領域的先進水平。當時已經有很多非常精密和復雜的工業機器人被應用,但這種簡單的機器人怎麼能稱作先進呢?因為技術的復雜和技術的先進不是一個概念,復雜+精密不一定等於先進。先進的東西不一定復雜和精密
A 尋光
我們可以用光電二極體來檢測光線強弱。當然也可以用光敏電阻。將光敏電阻和一個固定電阻串聯接在電源正負極之間,光敏電阻靠近正極一側。從光敏電阻和固定電阻連接點引出導線接到ATmega16的AD轉換輸入口。當強光照在光敏電阻時,光敏電阻阻值變小,因此其壓降變小,而固定電阻分壓增多,引出的AD檢測電位升高,被單片機轉化為數字量後判斷光線增強。機器生命有5個光電感測器,其中4個面向機器人前後左右四個方向,另一個指向太陽能板所面對的方向。通過編程可以讓機器人自主移動到光線最強的地方。
B 充電
本設計採用4.8V鎳氫充電電池為系統供電。太陽能電池板正負極通過一個三極體與電池正負極相連。有一個電壓比較器比較電池電壓與太陽能板的壓差,如果壓差高於某值,比較器控制三極體導通,太陽能電池板對充電電池充電。充電電池電壓上升,當高於某值時控制三極體關斷,結束充電。為使太陽能板能對電池組充電,要求太陽能板在陽光直射下輸出電壓高於8V。
C 語音識別
用AVR單片機的高速AD檢測功能能實現簡單的語音識別。聲音信號被駐極體電容話筒接收後送至LM386音頻功放晶元放大和過濾後送至單片機AD轉換口,單片機對音頻信號幅值采樣轉化為一組數字,然後對這組進行取方差運算,得出一個特徵值,該特徵值可以用於簡單的語音識別。比如你發一個「e」,方差應該比較小,如果你發「p」爆破音,方差應該較大。當然,如果你用更復雜的數據處理,會得到更好的識別效果。本設計使用了2路聲音信號,目的是讓單片機判斷出聲源的大體方位。
D 超聲波測距
用AVR的1個IO口輸出40KHz信號送至超聲波發射電路,當超聲波遇到障礙物返回後,被超聲波接收頭接收,信號經CX20106A解碼晶元處理,得到一個低電平脈沖,用該脈沖引發AVR單片機中斷,AVR通過檢查發波和收到回波之間的時間差即可算出障礙物距離。
E 電機驅動
本設計採用2片LG9110電機驅動晶元驅動兩台直流減速電機。LG9110輸出最大電流為800mA,僅需要2條控制線與單片機IO口直接相連即可控制一台電機正反轉或者停止。LG9110僅有8個引腳,使用非常方便。
F 讓機器生命更聰明
我的這個機器生命設計方案能實現最酷的效果是:白天,陽光明媚,機器生命跑到陽光底下曬太陽,太陽光會隨著時間變化,機器生命能自動跑到最合適的位置享受日光浴。到了晚上,機器生命會找個安靜的地方閉目養神,等待明天太陽升起。你可以訓練機器生命,讓它知道自己的名字叫什麼。比如你叫著它的名字,同時站在它面前用強光照射它的太陽能電池板,如此反復訓練,會使機器生命聽到自己名字後向聲源方向跑去,在距離聲源一定遠處停止,因為以往這樣做它都能享受強光照射並充電。這就如同真正的寵物狗,你叫它名字它就跑到你跟前希望能獲得食物。這一切都是完全能夠實現的,關鍵就在於編程序實現它。
G 想像無極限,你的機器寵物將無所不能

③ 什麼是單片機單片機與機器人有什麼關系

單片機是有運算能力的小型計算晶元
個人電腦運算動力遠超過單片機
機器人是由多個晶元組成的

④ 請問機器人控制使用什麼單片機好

AVR系列足夠滿足這個需要,而且有比較多的軟體支持。
程序語言只需要會C即可

⑤ 一般工業機器人,現在都採用什麼控制PLC還是單片機

工業機器人中有很多分類,一般概念上所說的工業機器人大部分是採用PLC控制的完成某些功回能的設備。同答時也有一些專門的機器人主要為國外廠家生產ABB NACHI等採用數學建模的方式為單片機控制。看你是問哪一些了。建議你在網上查找一下相關的資料,不要從根本上就產生錯誤的認識。

⑥ 什麼是單片機機器人

就是用單片機作為控制CPU的機器人。

⑦ 請問機器人一定要用到單片機么單片機是哪種MCS-51行不行

主要看你想實現什麼功能,要看你的的運算量和運算速度要求。如果實時性不是專很高,而你又屬對51特別熟悉,可以使用。否則,一片ARM才幾塊錢,資源比51豐富很多。如果演算法比較繁瑣,還是DSP和FPGA比較有優勢。

⑧ 機器人控制是用什麼,單片機還是PLC什麼的

單片機就可以。
單片機成本低,可以根據自己需求,選擇相關期間和電路,所以體積也小。

⑨ 大學生機器人競賽是用什麼單片機的

AVR,51也有,主要看你做什麼樣機器人~!有的簡單的還不需要單片機呢~!你可以借鑒無線電雜志上面的~!

⑩ 什麼是單片機單片機與機器人有什麼關系

51單片機是晶元,往裡面寫指令,寫好後可以控制機器人執行各種操作,可以說它是內有低等智慧的,所以可以理解容為單片機系統相當於一個很簡單的機器人,如果單片機加上各種感測器,電機,外圍控制介面,通信介面和復雜的演算法,才能算一個真正意義上的機器人。不過單片機用於控制方面多一些,演算法一般要用dsp晶元來實現,才能滿足實時要求。

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