文档介绍：智能机器人跨专业公选实验
实验指导书
范守文吴献钢袁太文陈畅
电子科技大学机械电子工程学院
2005年9月
机器人自己做,也许你从小有这样的一个梦,在这里,我们让你梦想成真!
第一篇机器人控制电路基础
图1 复位电路
一、复位电路
任何单片机在工作之前都要有个复位的过程,复位是什么意思呢?它就象是我们上课之前打的预备铃。预备铃一响,大家就自动地从操场、其它地方进入教室了,在这一段时间里,是没有老师干预的,对单片机来说,是程序还没有开始执行,是在做准备工作。显然,准备工作不需要太长的时间,复位只需要5ms的时间就可以了。如何进行复位呢?只要在单片机的RST引脚上加上高电平,就可以了,按上面所说,时间不少于5ms。为了达到这个要求,可以用很多种方法,这里提供一种供参考,见图1。
图2 晶振电路
这种复位电路的工作原理是:通电时,电容两端相当于是短路,于是RST引脚上为高电平,然后电源通过电阻对电容充电,RST端电压慢慢下降,降到一定程序,即为低电平,单片机开始正常工作。
二、晶振电路
图3 机器人驱动芯片AS611
单片机是一种时序电路,必须提供脉冲信号才能正常工作,在单片机内部已集成了振荡器,使用晶体振荡器,接18、19脚。只要买来晶振,电容,连上就可以了,按图2接上即可。
三、机器人驱动芯片AS611
图3是机器人驱动芯片AS611与51单片机连接的电路原理图
AS611内部包含4通道逻辑驱动电路,其额定工作电流为1A,,,最大可达36V;Vs电压最大值也是36V。下表是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系(电路按图3连接):
EN A(B)
IN1(IN3)
IN2(IN4)
电机运行情况
H
H
L
正转
H
L
H
反转
H
同IN2(IN4)
同IN1(IN3)
快速停止
L
X
X
停止
四、74LS21四输入与门
图4 74LS21四输入与门引脚图
74LS21四输入与门引脚如图4所示。
五、LM324四运放集成电路
图5 LM324四运放的组成与引脚图
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图5a所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,
“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图5b。
图6 碰撞开关引脚与尺寸图
1
2
3
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大。此时运放便形成一个电压比较器,其输出如不是高电平(V+),就是低电平(V-或接地)。当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平。
六、碰撞开关
碰撞开关引脚与尺寸如图6所示。引脚1为信号输出脚,引脚2接地,引脚3接+5V。
七、红外发射管
图8 红外接收头引脚
与尺寸图
图7 红外发射管外形
与电路符号
红外发射管发出的光是不可见的,它发出的峰值波长在900nm左右,属于红外波段,由于一般半导体硅光敏器件的峰值波长在900nm左右,因此可以方便地构筑红外传感系统。智能机器人实验中使用的红外发射管波长为880nm,其电路符号及外形如图7所示。
图9 红外传感器测障原理
红外发射管的主要优点是:体积小、寿命长、功耗小、响应速度快(可以调制到几十兆赫)等,因此在光电控制中被大量采用。其主要缺点是:有方向性、易受环境温度影响等。
红外发射管工作在正向电压下,其正向特征与普通二极管一样。对它施加几伏正向电压后,就会发出不可见的红外光,光敏元件接收到此红外光后,就会输出相应的信号。由于红外发射管在正向电流下工作,因此发光强度随正向电流的增加而增加,因此调整流过红外发射管的正向电流,便可以调整输出光功率(即发光强度),对应地达到调整有效检测距离的目的
。
八、红外接收头
红外接收头引脚与尺寸如图8所示。引脚1为信号输出脚,引脚2接地,引脚3接+5V。当接收到红外信号时,其信号输出脚输出为低电平。
九、红外传感器测障原理
红外传感系统依靠发射并接收由障碍物反射回来的红外光来判断是否有障碍物。如图9所示,红外光以60°的散射角向外发射,阴影区域分别是左右两个红外发射管的反射区域,