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机器人入门篇:教你DIY一个自己的机器人小车

机器人天空?? 2015年12月18日 ?? 收藏0

[三]控制器部分

适合机器人的控制芯片有很多:单片机、DSP、甚至我们计算机上所用的CPU,都可以。不过我们这里主要介绍的针对机器人小车的技术,所以把其他的先放一放,让我们把注意力放到物美价廉的单片机上来。

首先还是理论课,不要抱怨,我的信条是:不懂理论的开发者永远只能是一个拼装师。

单片机:单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

小芯片有大智慧

单片机是自动控制系统中应用非常广泛的控制芯片,现在就在我们身边的许多的电器中都有单片机的身影。想自己动手制作机器人的话,相应的单片机知识是必不可少的。系统的单片机知识我这里不想多说,想要对单片机系统有一个深入的理解,还是要找一本比较好的单片机教材一页一页的看下去,网上的任何“技巧”“快速入门”(包括本文)都只能算是水果、零食之类,闲暇无事时可以拿来开开胃,真正想要吃饱吃好,还是要用大饼卷馒头就着米饭吃才行。

我这里只提一些基础的入门概念,给真正的入门者起一点抛砖引玉的作用。一块我们刚刚从商家手里拿到的单片机芯片,还是一块空白,什么也做不了。如同一个刚出世的孩子,我们开发人员要做的,就是教会单片机处理各种各样的问题,给单片机配备上各种各样的扩展工具,使单片机可以将复杂的问题简单化,数字化。

单片机开发涉及两方面:硬件、软件。单片机不同于其他电器,拿过插销直接插在电源上就可以使用,一块空白的单片机想要使用,还需要一些其他的电路来支持。一般来说,最基本的电路就是单片机最小系统:所谓的单片机最小系统就是指可以让单片机工作起来的最基本的电路,在所有的单片机系统中,你都可以找到类似的电路。至于它的原理,我这里就不累述了,找本书看去吧。

我再介绍一些做机器人需要的扩展电路:

程序下载电路:单片机最终需要程序来控制,一般都是在PC上编写好程序,通过下载线来下载到单片机中执行。下载需要一个电路来支持,以前的通常做法是连接到PC的串口,不过现在有很多通过USB下载程序的电路。

以上两个电路就是机器人开发所需要的最基本的单片机电路,其他也许还需要一些电机驱动、A/D转换、开关选择等电路。

也许你有些迷糊,可以有一点感到棘手了,这些电路对于一个从未接触过单片机的新手来说可能有些头大,没关系,现在市场上有很多成熟的单片机开发系统出售,价格极为低廉,如果不想在底层电路上多花精力的话,到一些电子商务网站上搜索一下“单片机开发板”,一百多就可以买到功能十分齐全,赠送软件+教程还有技术支持服务的适用开发板了(当然,你如果自己动手的话,成本会更低)。

软件:说白了就是你自己给单片机开发的智能程序,让机器人可以具有最简单的智能。不要看到“智能”这两个字就觉得多么高深,看到前面有电线杆知道要拐,这,就是智能。不同的单片机需要不同的开发环境,这个要在购买的时候就弄清楚,很多单片机公司都有自己配套的开发软件,很多都是可以在公司网站上免费下载。一般来说,国外的很多芯片公司在自己的网站上都有非常丰富和适用的资料,抱本英汉词典,将网站上的资料浏览一下,你会发现一切都变得十分简单。

以前一说起单片机开发就会想起汇编语言,那时候的芯片成本很高,芯片的运算开销和存储开销都要精打细算,高效率的汇编语言是单片机的最佳选择。而现在随着芯片成本的降低,开销问题已经不再是制约单片机程序开发的瓶颈,所以很多类C或Basic语言的开发环境都已经出现。只要有一定的程序开发基础,对单片机的各种引脚足够熟悉,那么相信写出一个简单的智能程序将是很容易的事。

购买途径:电子市场或是网购。现在单片机的价格已经十分低廉,价格上无需考虑太多,关键是要选择一款合适的,资料较多,容易上手的就可以。就机器人开发来说,要满足以下几个条件:有程序下载线,可以方便的将程序从PC上下载到单片机上;集成了A/D转换;有PWM输出(便于控制电机)。

终极开发:单片机终究能力有限,想要做一些运算量较大的应用时(例如音频视频的处理),就需要一些更高端的芯片,比如DSP等,或者干脆把你的电脑机箱加上几个轮子,让你的电脑跑起来吧!

相关名词:C51,PIC,AVR,PWM……啥意思?自己搜去!

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