无线信号采集机器人

1、.电气与电子信息工程学院2008年电子设计大赛论文报告作品： 无线信号采集机器人 制作人：黄智铭刘建伟黄开坤 无线信号采集机器人摘要：本课题设计制作了一款带有机械手臂的机器人，可采集发送温度、湿度信号。我们通过无线遥控来控制机器人的运行及机械手的抓放物体。关键字： 无线 信号采集 机器人 机械手臂 温度、湿度传感器 无线遥控 AT89S52单片机总体方案：作品以两个直流减速电动机驱动机器人的前进、后退、左转、右转，两个直流减速电动机驱动机械手的上升、下降、抓、放，一个步进电机控制机械手的左转、右转，其遥控模式可随时更换。机器人上装有温度传感器AT18B20、湿度传感器HS1101，所采集的信号

2、通过主控制芯片AT89S52处理后发出，另一块AT89S52处理接收到的数据使其在LCD上显示。主系统At89s52单片机主系统At89s52单片机无线遥控接收无线遥控发送电机驱动电路温度、湿度信号采集电路LCD数据显示遥控键盘 图1信号采集机器人基本原理框图系统原理及理论分析1) 单片机最小系统组成单片机系统是整个智能系统的核心部分，它对各路传感信号的采集、处理、分析及对各部分整体调整。主要是组成是：两片单片机AT89S52、小车驱动系统芯片L293D、LCD显及各路的传感器件。2)电机驱动电路因为机器人运动方式较多，除了要行走，还要操作机器手运动，所以要用四个减速电机，一个步进电机。驱动电

3、机的芯片我们采用三片市面易购的L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，而且芯片的外围电路简单，亦能满足直流减速电机的要求。电路实现如图2所示。 图6 智能车驱动电路 L293D为单块集成电路，高电压，高电流，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。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1.5A，Vss电压最小6V，最大可达24V；Vs电压最大值也是24V，经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。表1是其使能输入引脚和输出引脚的逻辑关

4、系。 3)湿度采集原理 采集湿度我们用了HS1101传感器，该芯片可通过湿度的变化改变其电容值，我们通过一个555芯片做成一个脉冲原，如图3所示.因为=RC，不同湿度下HS1101电容值的变化，其脉冲频率也发生改变，我通过单片机定时器计数后，用特定公式就可换算出对应的湿度。其公式如下：图3 湿度采集原理4)温度采集原理 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，他均有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点。直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）给单片机处理，温度测量范围-55125，可编程位912位A/D转换精度，测温分辨率可达到0.0625。 D

5、S18B20的高速暂存存储器由9个字节组成，当温度转换命令发布后，经转换所得的温度以2字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。DS18B20温度数据表5)无线数据收发原理机器人对采集到的数据主要通过Nordic 公司生产的NewMsg_RF905 模块。NewMsg RF905 单片无线收发器工作在433/868/915MHZ 的ISM，频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率。放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成ShockBurst 工作模式的特点是自动产生前导码 和 CRC 可以很容易通过SPI 接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为10dBm 时发射电流为

6、30mA 接收电流为12.2mA. 进入POWERDOWN 模式可以很容易实现节电。 NewMsg RF905 参考数据ShockBurstTM 收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。ShockBurstTM 技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在 ShockBurstTM 收发模式下， RF905 自动处理字头和 CRC

7、校验码。在接收数据时，自动把字头和 CRC 校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和 CRC 校验码，当发送过程完成后，DR 引脚通知微处理器数据发射完毕。ShockBurst TX 发送流程典型的 RF905 发送流程分以下几步： A. 当微控制器有数据要发送时，通过 SPI 接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给 RF905，SPI 接口的速率在通信协议和器件配置时确定； B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激发 RF905 的 ShockBurstTM发送模式； C. RF905 的 ShockBurstTM 发送： (1) 射频寄存器自动开启； (2) 数据打包(加字头和 CRC 校验码)； (3) 发送数据包； (4) 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；D. AUTO_RETRAN 被置高，RF905 不断重发，直到 TRX_CE 被置低； E. 当 TRX_CE 被置低，RF905 发送过程完成，自动进入空闲模式。6)显示部分 显示我们采用的是应用广泛的LCD1602，它无需外接译码芯片，只需一个驱动显示程序就可使其正常工作，且连