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履带机器人使用说明书

时间:2014-07-13


履带机器人使用说明书

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履带机器人使用说明书
———基于履带机器人 V1.0

工程部 北京汉库机器人技术有限公司
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目录
一、 机器人的组装................................................................................................................. 3 1.1. 组装工具.................................................................................................................... 3 1.2. 机器人零部件............................................................................................................ 3 1.3. 装配步骤.................................................................................................................... 3 二、 接线说明......................................................................................................................... 8 三、 STC 控制板简介............................................................................................................ 10 四、 开发软件介绍................................................................................................................11 4.1. KEIL C .......................................................................................................................11 4.2. STC_ISP_V3.5.......................................................................................................... 12 五、 语言程序架构解析....................................................................................................... 14 5.1. C 语言嵌入汇编 ....................................................................................................... 14 5.2. 汇编语言被嵌入的说明.......................................................................................... 14 5.3. KEIL C 下的具体操作步骤 ..................................................................................... 14 六、 遇到的问题及解决方法............................................................................................... 19

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一、 机器人的组装
1.1. 组装工具
工具:尖嘴钳、十字螺丝刀等。

1.2. 机器人零部件
装配履带车所需要的连接紧固件及车体零部件:车体、10mm 六棱铜柱、20mm 六棱铜柱、电路控制板、驱动板、亚克力板、M3X8mm 螺丝、M3X6mm 螺丝。

1.3. 装配步骤
1) 首先取出大的亚克力板分别与 20mm、10mm 六棱铜柱相连接,其中用 M3X6mm、螺丝紧固,如下图所示:

为了方便清楚看到装配的过程我这里进行分解了,图 1 为螺钉还未旋进紧 固

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2) 图 2 为螺钉旋进去的过程如下图所示

3) 这一步就是将刚装好的亚克力板与机体连接起来,用到 M3X8mm 的螺钉 4 个,如图所示:

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4) 安装紧固完成

5) 控制板的安装这里用到 M3X6 的圆头螺丝

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6) 安装完成

7) 驱动板的安装,这里同样用到 M3X6 的圆头螺丝

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8) 安装完成

到这里履带车就装配完毕了。

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二、 接线说明
1、 车体划分 如下图,图口已标出车头,左右轮,左右电机的划分

2、 主控板电机控制信号接口 由于车体采用的是直流电机,所以我们需要一个直流电机驱动板,主控输出控制信号给驱 动板即可,接线如下图

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3、 驱动板简介 驱动板电源与控制板电源直间相连

4、 驱动板电源及电机接线如下图

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三、 STC控制板简介
除了机器人机体本身以外,还有很重要的一个部分就是机器人的控制器系统。汉库 生产的控制板具有很好的操作性。在国内,大学里教授最为广泛的单片机应该就是 MCS-51。 我们的控制板采用增强型 51 单片机, 指令周期大大缩减, 运行效率大大提高。 这样做是为了我们的机器人能够作出更加完美的动作, 或者加入一些新型的传感器, 使 机器人“感知”这个世界。控制板的俯视图如下图所示: 此块控制板设计合理,操作十分简单。简单的操作就可以给芯片编程,而无需插拔 芯片。我们为用户开发的 C 语言和汇编语言底层程序,并做成子函数或者子程序。经 过简单了解之后。我们就可以编制自己的程序,感受机器人带给我们的乐趣了。
P1-7.4V P1-5V P0-5V P0-7.4V

电源开关 电源指示灯 电源接口 P1 口 ISP 下载接口 MCU P3 口 串口下载接口 +5V GND P2 口 P0 口

P3-7.4V

P3-5V AVR 复位 11M 晶振

P2-5V

P2-7.4V

51 复位键

AVR 复位键

51 复位 12M 晶振

注: 1、J2、J3、J6、J7 为电压选择接口,根据需要短路相应的排针以获得对应的供电电压; 2、J4 为复位选择接口,根据单片机的使用情况短路相应的排针以获得对应的复位电路; 3、J5 为晶振选择接口,根据所需要的时钟频率短路相应的排针以获得对应的时钟电路。 4、电池的正负一定要看好,一般情况下,红色线是正极,黑色线是负极(GND) 。 5、串口线应选择屏蔽良好的型号。串口线的质量有可能会影响编程成功率。这对调试程序来 说,是非常重要的。

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四、 开发软件介绍
STC 单片机是基于 51 控制核的高速单片机。对于程序的编译和链接,我们可以使 用 KEIL C 帮助完成。 在对芯片进行编程时,我们使用 STC 公司提供的烧录软件 STC_ISP_V3.5。

4.1. KEIL C
我们使用的单片机是 STC12C5A60S2,是 51 的内核。指令周期都优大幅度的缩减, 运行速度自然提高。由于我们使用的是 51 内核,所以我们可以使用支持 C51 的开发软 件帮助编辑程序和编译链接程序。KEIL C 就是这样一款软件。 KEIL C 的软件界面如下:

功能菜单
项目文件列表

编辑区

系统信息区

图 4-1 在项目中我们可以建立自己的工程,根据工程添加编辑程序文件。最终使用“完全 编译” 功能完成编译。 在烧录单片机之前还应该生成对应的 “.HEX” INTEL 二进制文件。 有了这个文件,我们才能使用 STC 提供的软件进行烧写单片机的操作。

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4.2. STC_ISP_V3.5
STC _ISP_V3.5 是由 STC 开发的程序烧写测试综合软件。它可以通过普通的串口 (COM)烧写单片机的程序。软件运行稳定。操作相对方便。软件的操作界面如下:

图 4-2

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下面给出操作的具体步骤: 1. 选择芯片类型; 2. 选择要烧写的 HEX 文件; 3. 设置串行端口和波特率,这里要注意端口号,波特率的选择比较任意一般为 38400; 4. 选择外部晶振;与下载无关;清 FLASH 区; 5. 点击下载按钮后, 打开单片机供电电源。 在上电后单片机会自动进入编程状态。 通过提示可以判断是否下载完成。

1 2 3 4 5

图 4-3 注意: 1. 在选择芯片时一定要看清型号,很容易选错。 2. 应选择外部晶振, 如果选择内部晶振,单片可以工作,但是舵机的控制会出现问题。 3. 一定要先点编程按钮,然后在开控制板上的电源,要不下载不会成功。

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五、 语言程序架构解析
5.1. C 语言嵌入汇编
由于机器人要求一个很准的时钟,并通过这个时钟做准确的延时,所以我们需要 使用 51 的汇编语言帮助。但是在一些处理不严格的地方,我们可以 C 语言的模块化编 程方法帮助完成。在这里我们使用了 C 语言嵌入汇编的技术。按文件分类,我们一共 有两个文件:一个是 ASM 文件,还有一个是 C 的文件。他们需要包含在一个工程文件 中才能编译通过。

5.2. 汇编语言被嵌入的说明
在次机器人程序中,由于部分是使用的汇编语言编写,为了清晰和直观。我们将汇 编程序单独摘出来做成 “.asm”的文件,在工程中,我们应该将文件关联到工程目录 下,一旦关联,C 程序就可以调用汇编子函数了。我们采用模块化编程方法,在调用汇 编程序时也是按照子函数的方式直接调用的。使用十分方便。

5.3. KEIL C 下的具体操作步骤 5.3.1 在 KEIL C 下建立工程(project)
在“project”菜单下选择“New project” ,这时会有对话框询问你将工程保存在 什么目录下,并询问工程名称,这个名称将使系统相关的文件都已这个名字为开头,包 括我们将要用到 HEX 文件。如图所示:

图 5-1

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5.3.2 选择开发芯片类型
在设置好文件名和目录以后,系统会询问你所使用的芯片类型。我们这里只使用标 准的 AT89S52 即可。下图是我们的选择。点击“确定”完成工程向导。

图 5-2

5.3.3 添加程序文件到工程
将制作好的 C 程序和汇编文件(必须以“.C” “.ASM”为后缀文件名)加入到新 的工程中去。我们可以在下图中的对应位置,点击右键并左键点击对应选项添加文件。 这里需要说明一下,如果添加的文件只有 C 程序而没有添加汇编文件。则在编译 的时候会出错。

图 5-3
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5.3.4 设置工程属性
每个工程的要求不一样,在 KEIL C 中为这些属性做了一个属性选项。我们可以设 置好工程属性以方便开发。 首先在“project”菜单下选择“options for File‘xxxxx’” 。如下图所示:

图 5-4

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之后就会弹出工程属性对话框,在第三个“Output”选项卡下,将生成 HEX 文件 的选项打上对勾,如下图所示:

图 5-5

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点击确定完成工程属性的调整, 这样我们在之后生成的过程中就会生成 HEX 文件。 对于下面的烧录软件来说,需要的就是 HEX 文件。我们可以选择完全编译,然后看看 是否生成了 HEX 文件。如下图所示:

图 5-6 这样我们就可以使用工程中的 HEX 文件通过 STC _ISP_V3.5 烧录软件烧录 STC12C5A60S2 了。

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六、 遇到的问题及解决方法
1.问: 如何判断单片机已经坏了? 答: 有几种情况可以断定单片机已经坏了: ①单片机在任何编程器上,都不能编程,并会提示芯片错误之类的警告信息。 ②单片机本身已经被“烧”的“面目全非”的时候。 ③单片机在正确连接晶振、复位、ROM 选择、电源后,仍不能操作此芯片。 这里只是举了一些例子,单片机烧坏的可能性多种多样,当我们在判断一颗芯 片坏调之前,一定要用一颗好的芯片做同样的操作,看看是不是自己的操作存 在问题。芯片工作正常,才敢断定芯片已坏。有时候单片机本身没有问题,而 是在焊接或者电路板上存在问题没有发现罢了。 2.问:我想知道串口和串口线的好坏,应该如何做? 答:你可以下载一个串口调试软件,然后根据手头上的工具选择测试方式: ① 有示波器:这是最真实的测试方式,我们用示波器的探头测试串口的 2 号、3 号管脚(对地,也就是 5 号管脚,这里说的是标准的 9 针串口的定义) ,在电 脑上打开串口调试软件,向外面发数据,示波器能看到波形就认为发送是好 的,但是串口接收数据无法测试。一般来说,如果发是好的,收也是好的。 ② 电脑上有两个串口:将串口线(2、3 线已经交叉)接到电脑的两个串口上, 然后使用两个同样的软件设置好串口后,做收发实验,应该会在接收窗口看 到发送的数据,这说明了串口和线都是好的。 (注意串口号的正确选择) ③ 电脑上只有一个串口:这时就需要两台电脑来完成测试了,方法与②类似。 这里面要注意软件设置的问题,波特率、停止位数、奇偶校验等信息都要设 置相同,端口号也要正确选择后才有可能成功测试串口。 3.问:KEIL 软件因为什么原因,会通不过编译? 答:有些书写格式和内容会影响到编译和连接(LINK) ,在使用时注意使用的关键字 和标号,使用不正确会通不过编译。例如我们在程序结尾写: “EEND: END”的结束 汇编指令时,就有可能通不过编译。我们将“EEND: ”删掉就可以通过编译。在编程 时,应该慢慢的收集一些造成编译通不过的原因,为日后编程提供方便。总结经验 教训并记录,与学习新的知识同样重要! 还有一些问题是 KEIL 软件版本引起来的,有些版本没有经过破解,不能编译过 大的文件,会提示你的程序超过了多少字节。这些问题可以通过下载破解软件来解 决。 还有一点需要注意,在写函数的时候,我们应该在函数开始就定义变量。如果不 这样做就编译不通过。这并不是 C 语言的标准。需要特别留心。可能是 KEIL C 特 意制作的吧。记住一句顺口溜:函数开始就定义!

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