基于51单片机的四足机器人课件.doc

深圳大学期末考试试卷 开/闭卷 开卷 A/B 卷 N/A 课程编号 1303270001 1303270002 课程名称 EDA 技术与实践（ 2） 学分2.0 命题人(签字) 审题人(签字) 2015 年 10 月 20 日 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 基本题 总分 附加题 得分 评卷人 设计考试题目： 完成一个集成电路或集成系统设计项目 基本要求： 2-3 位同学一组， 完成一个完整的集成电路设计项目或是一个集成系统设计 项目。 规格说明： 1. 题目自定。 1) 集成电路设计项目 i. 若为 IC 设计项目需要完成 IC 设计的版图。 ii. 若采用 FPGA 实现数字集成电路设计，需要进行下板测试。 2) 集成系统设计项目，需使用 FPGA 开发板或嵌入式开发板，完成一个完整的集成 系统作品。 3) 作品需要课堂现场演示，最后提交报告，每个小组单独一份报告，但需阐述各个 成员的工作。 2. 评分标准： 评价 好 较好 一般 未完成 完成度 40 30 25 15 演示效果 30 25 20 15 报告评分 30 25 20 15 《EDA 技术与实践 (2)》试卷 1 卷 第 1 页 共 28 页 2015 年第二学期，建 议作品内容： 完成一个 行走 机器人，基本要求 o 2-8 只脚 o 能行走 o 可以用 单 片机，嵌入式， FPGA 方案 一、 设计目的： 通过设计一个能够走动的机器人来增加对动手能力，和对硬件电路设计的 能力，增强软件流程设计的能力和对设计流程实现电路功能的能力，在各 个方面提升自己对电子设计的能力。 二、 设计仪器和工具： 本设计是设计一个能走动的机器人，使用到的仪器和工具分别有： sg90 舵 机 12 个、四脚机器人支架一副、单片机最小系统一个、电容电阻若干、 波动开关一个、超声遥控模块一对、杜邦线若干、充电宝一个。 三、 设计原理： 本次设计的机器人是通过 51 单片机控制器来控制整个电路的。其中，舵 机的控制是通过产生一个周期为 20 毫秒的高电平带宽在 0.5 到 2.5ms 之间 的 pwm 信号来控制。 12 路 Pwm 信号由单片机的定时器来产生。 51 单片 机产生 12 路 pwm 信号的原理是：以 20 毫秒为周期，把这 20 毫秒分割成 8 个 2.5ms，因为，每个 pwm 信号的高电平时间最多为 2.5ms，然后在前 六个 2.5ms中分别输出两个 pwm 信号的高电平，例如，在第一个 2.5ms中 输出第一个和第二个 pwm 信号的高电平时，首先开始时，把信号 S1、S2 都置 1，然后比较两个高电平时间，先定时时间短的高电平时间，把高电 平时间短的那个信号置 0，再定时两个高电平时间差，到时把高电平时间 长的按个信号置 0，然后，定时（ 2.5-较长那个高电平时间），在第二个 2.5ms 开始时，把 S3、S4 置 1，接下来和上面 S1、S2 一样，以此类推， 在六个 2.5ms 中输出 12 路 pwm 信号来控制舵机。原理图如图 1. 第一个 2.5ms 0 2.5 通过超声模块来控制机器人前进、后退、向前的左转、向前的右转、向后的左 转、向后的右转几个动作。 《数字系统设计》试卷 1 卷 第 2 页 共 28 页 控制模块电路， D0,D1，D2,D3 分别为超声接受模块的输出，输出为高电 平，要加 NPN 作为开关。 《EDA 技术与实践 (2)》试卷 1 卷 第 3 页 共 28 页 四、 设计步骤： 1、 设计好硬件电路，焊接 51单片机的最小系统和各个硬件电路。 2、 设计好软件的流程图，如图 2。 3、 写产生 12 路控制舵机的 pwm 信号的程序并在 proteus 中测试，如 图 3。 4、 设计出行走步态，四脚机器人的步态是采用对角的相互前进来实现 的，如图 4。 5、 写出流程图中各个模块的软件，包括前进函数、后退函数、左转和 右转的函数，并逐个烧到单片机中测试。 6、 按流程图把各个函数组合到主函数中，完成所有软件的编写，并烧 到单片机中测试，并不断的调试。 开始 初始化 扫描控制 按键 处理控制 按键 机器人 行走 结束 图2.流程图 《数字系统设计》试卷 1 卷 第 4 页 共 28 页 图 3.在 proteus里测试并调试 pwm 信号 初始状态： 先迈一对脚 迈另一对并 另一对支撑 身体前进 图 4，行走步态 五、 遇到的问题及解决： 1、 此设计的 pwm 信号输出使用定时器来产生每个信号的高电平和低 电平，每次定时时间到，都会会关掉定时器并执行中断函数，在此过 程中会消耗一定的时间，等到给定时器赋值下一次定时时间并开始定 时时，就会产生一定的时间延时，造成每次高电平时间都会变长一 点，且总的加起来