很多接觸機(jī)器人或單片機(jī)不久的朋友面對(duì)種類(lèi)繁多的單片機(jī)常會(huì)困惑，到底它們之間有何不同？制作機(jī)器人到底用哪種單片機(jī)控制比較好？當(dāng)我們選擇了一種 單片機(jī)后，有何捷徑能迅速掌握并應(yīng)用這種單片機(jī)？本文嘗試用一種通俗易懂的方法解讀上述問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了一種有深度的單片機(jī)控制機(jī)器人的實(shí)例，希望能起到拋 磚引玉的作用。我與大家分享我使用單片機(jī)的一些經(jīng)驗(yàn)，希望能讓初學(xué)者少些迷茫，讓已經(jīng)入門(mén)的朋友思維開(kāi)闊。

　　在前文中我們已經(jīng)講到：

　　一 單片機(jī)和CPU、個(gè)人電腦的區(qū)別和聯(lián)系

　　二 在單片機(jī)誕生前人們用什么控制機(jī)器人

　　三 入門(mén)首選 AT89S51系列單片機(jī)

　　下面將就繼續(xù)前文

　　四 愛(ài)好者制作機(jī)器人首選 AVR系列單片機(jī)

　　1 簡(jiǎn)介

　 　AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)，而AVR單片機(jī)是典型高性能單片機(jī)。

　 　早期單片機(jī)，比如51單片機(jī)為了提高可靠性（防止數(shù)據(jù)誤讀或跑飛）采用較高的分頻系數(shù)對(duì)時(shí)鐘分頻，使得指令周期長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢。例如51單片機(jī)需要12 個(gè)晶振周期才能組成1個(gè)機(jī)器周期，而且很多指令需要2個(gè)機(jī)器周期才能執(zhí)行。AVR單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，采用精簡(jiǎn)指令集，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。AVR單片機(jī)在12個(gè)晶振周期中能執(zhí)行12條指令，從這個(gè)角度看，如果晶振頻率相同，AVR的速度是51的12倍到24倍。

　　AVR有32個(gè)通用寄存器，在進(jìn)行大量復(fù)雜運(yùn)算時(shí)，AVR的32個(gè)寄存器可相當(dāng)于51的32個(gè)累加器，克服了51系列單片機(jī)只有單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶頸現(xiàn)象，在復(fù)雜運(yùn)算時(shí)速度比51快5倍以上。由此可看出，51與AVR相比是多么慢，AVR是多么快。

　 　AVR 系列單片機(jī)多內(nèi)部集成了多路AD轉(zhuǎn)換器、電壓比較器、ISP、I2C、JTAG總線(xiàn)電路、UART串口、大功率IO口、看門(mén)狗等實(shí)用電路，并且很多AVR 單片機(jī)型號(hào)有EEPROM、FLASH、SRAM三種存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)修改程序存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，即AVR單片機(jī)可以自己修改自己的程序。同時(shí)AVR一 般能工作在寬電壓范圍（2.7～6.0V），有的居然可以在1.8V電壓下工作。以上這些性能只是AVR眾多性能中的一部分，然而已經(jīng)讓51系列單片機(jī)望 塵莫及了。

　　如此高性能的單片機(jī)價(jià)格居然和51單片機(jī)差不多，比如ATmega8價(jià)格為8元左右，ATmega16在13元左右，這是AVR有極高性?xún)r(jià)比的真實(shí)寫(xiě)照。

　　2 性能

　　AVR家族人丁興旺，包括ATinyAVR（微小型）、低功耗類(lèi)、ATmegaAVR高中低檔5類(lèi)單片機(jī)。它們都基于同一核心技術(shù)，但在內(nèi)部集成的電路多少上有不同。不論你要做電子手表還是視頻處理，都有一款合適的AVR單片機(jī)能滿(mǎn)足你的需要。

本文只列出ATmega16中檔單片機(jī)的性能：

　　16KB的FLASH程序存儲(chǔ)器；512B的 EEPROM；1KB的SRAM；32個(gè)快速寄存器；32個(gè)大功率IO口；20個(gè)中斷；2個(gè)外部中斷口；有SPI、SUART、I2C總線(xiàn)接口；2個(gè)8位 定時(shí)器；1個(gè)16位定時(shí)器；3個(gè)PWM通道；有實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC；8個(gè)10位AD通道；電壓比較器；看門(mén)狗；內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器；JTAG接口；ISP在線(xiàn)編 程；電壓范圍為2.7V-5.5V；外部時(shí)鐘晶振0-16MHz；有PID和多種貼片封裝。

　　AVR的IO口能輸出20mA和吸收40mA的電流，不僅可直接驅(qū)動(dòng)LED,甚至可直接驅(qū)動(dòng)微型直流減速電機(jī)。而且AVR的IO口可編程設(shè)置成輸入、輸出、高阻態(tài)狀態(tài)，是真正的3態(tài)IO口。和51相比使用 AVR開(kāi)發(fā)產(chǎn)品你會(huì)發(fā)現(xiàn)前所未有的方便和自由。

　　AVR單片機(jī)可上操作系統(tǒng)，比如UCOS2、Linux等，自主編程實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)功能也很容易。

　　根據(jù)任務(wù)具體需要選擇最合適的單片機(jī)，使單片機(jī)資源充分利用，使系統(tǒng)性?xún)r(jià)比達(dá)到最高，同時(shí)兼顧未來(lái)擴(kuò)展需要，不要一味選用高性能單片機(jī)，這就是選單片機(jī)的原則。

　　用ARM+操作系統(tǒng)做超聲波測(cè)距儀——?dú)㈦u用了牛刀。用AVR中檔單片機(jī)做機(jī)器視覺(jué)——有些吃不消。如果把它們調(diào)換一下，一切就恰到好處了。

　　3 使用方法

　　學(xué)AVR單片機(jī)的好書(shū)是《AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐》，封面見(jiàn)下圖。

　 　AVR一般采用CVAVR 編程軟件編程，也可用GUN GCC AVR、AVR Studio軟件編程?？刹捎脜R編或C語(yǔ)言編程。燒程序前先輸出HEX文件，然后用SLISP（雙龍ISP）軟件加載，再通過(guò)ISP編程線(xiàn)或者25針并口 連接線(xiàn)燒入AVR單片機(jī)，支持在線(xiàn)編程。

　　由于AVR單片機(jī)最小系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，就是電源+晶振（可不用）+LED+ISP接口（通電就運(yùn)行，斷電就停止，不用復(fù)位電路），因此任何初學(xué)者都可以用面包板搭出AVR最小系統(tǒng)，并且編程實(shí)踐。

　　4 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

　 　使用AVR單片機(jī)時(shí)注意要正確設(shè)置熔絲位，SLISP軟件就可設(shè)置，熔絲位可決定單片機(jī)是采用外部晶振還是采用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，如果熔絲位設(shè)置為采用外 部晶振，而電路中沒(méi)有接入晶振，則AVR程序不能運(yùn)行。很多初學(xué)者忽視了這一點(diǎn)，他們的AVR系統(tǒng)不能運(yùn)行卻找不到原因。再有就是AVR的IO口在使用前 需先編程設(shè)置其狀態(tài)，否則你將發(fā)現(xiàn)程序在運(yùn)行，但I(xiàn)O口沒(méi)信號(hào)。

　　4 應(yīng)用舉例

      五 高級(jí)機(jī)器人控制器 ARM

　　1 簡(jiǎn)介

　 　ARM是一個(gè)公司名，他們基于同一內(nèi)核設(shè)計(jì)了很多高性能處理器，這些處理器都叫ARM。該技術(shù)被很多公司購(gòu)買(mǎi)后生產(chǎn)出了集成很多功能電路的ARM芯片， 使得ARM成為高性能單片機(jī)。ARM一般為32位單片機(jī)，適于處理大量復(fù)雜數(shù)據(jù)，很多ARM裝上了UCOS2、Windows CE、Linux操作系統(tǒng)，能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序。ARM廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、GPS導(dǎo)航儀、吸塵機(jī)器人等產(chǎn)品上。

　　六 音頻視頻處理首選 DSP

　　1 簡(jiǎn)介

　 　DSP數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP)，它是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)， 再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千 萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱(chēng)道的兩大特色。

　　在高速小車(chē)巡線(xiàn)、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域DSP被廣泛應(yīng)用。但如果僅用DSP檢測(cè)幾個(gè)碰撞開(kāi)關(guān)、控制幾個(gè)電機(jī)顯得大材小用。

　　七 新興控制器 FPGA

　　1簡(jiǎn)介

　 　FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一 種半定制電路而出現(xiàn)的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要通過(guò)可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來(lái)，就好像一個(gè)電路試驗(yàn)板被放在了一個(gè)芯片里。簡(jiǎn)單說(shuō)，如果 使用者想開(kāi)發(fā)一個(gè)用簡(jiǎn)單數(shù)字邏輯電路就能控制的小車(chē)，又嫌搭電路麻煩，他就可用軟件給一個(gè)FPGA編程讓它實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路功能去控制小車(chē)。即FPGA可被用 來(lái)模擬各種電路。有的FPGA甚至能模擬51單片機(jī)的運(yùn)行。因FPGA通過(guò)編程即可修改它模擬的電路結(jié)構(gòu)，因此在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、調(diào)試中很方便，很多愛(ài)好者嘗試 用FPGA做機(jī)器人控制器。

　　八 更多可供選擇的單片機(jī)

　　我們選擇學(xué)一款單片機(jī)前首 先要考慮自己面對(duì)的實(shí)際任務(wù)需要什么性能的單片機(jī)，然后在眾多性能滿(mǎn)足要求的單片機(jī)中作出選擇。此時(shí)我們還要考慮不同單片機(jī)的 “應(yīng)用廣泛程度”，比方說(shuō)：當(dāng)我們要做一個(gè)電子大賽智能小車(chē)，有AVR單片機(jī)和PIC單片機(jī)可滿(mǎn)足任務(wù)需要，如何在兩者中作出選擇需要考慮哪種單片機(jī)學(xué)起 來(lái)比較容易、學(xué)習(xí)資料容易獲取、可供參考的程序和案例更加豐富、哪種單片機(jī)更容易獲得編程軟件和下載器等。筆者感覺(jué)要想做智能小車(chē)，AVR單片機(jī)的資料比 較豐富。

       世界上有種類(lèi)繁多的單片機(jī)，它們當(dāng)中絕大多數(shù)都可用來(lái)控制機(jī)器人，但存在一個(gè)是否合適的問(wèn)題。比如PLC是可編程控制器，當(dāng)然可以用來(lái)控制愛(ài)好者手 中的機(jī)器人，但PLC多用于工業(yè)控制領(lǐng)域，設(shè)備龐大價(jià)格昂貴，同時(shí)不易獲得用PLC控制小型機(jī)器人的資料。愛(ài)好者選擇學(xué)一種單片機(jī)前，首先得明確自己要用 單片機(jī)干什么，然后再選最合適的單片機(jī)學(xué)習(xí)。學(xué)單片機(jī)重在學(xué)精一兩種單片機(jī)，如果有人泛泛地學(xué)ARM、PLC、PIC、凌陽(yáng)、DSP、FPGA等所有有名 的單片機(jī)，那么他將無(wú)法擁有真正的深度開(kāi)發(fā)能力。所謂深度開(kāi)發(fā)，以AVR單片機(jī)為例，初學(xué)者可以用它實(shí)現(xiàn)小燈交替閃爍，中級(jí)技術(shù)人員可以用它控制參加比賽 的機(jī)器人，而真正的高級(jí)開(kāi)發(fā)人員可以用AVR實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)、無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛、坦克火控系統(tǒng)……

　　AVR單片機(jī)過(guò)時(shí)了嗎？

　 　有初學(xué)者甚至中級(jí)開(kāi)發(fā)人員認(rèn)為因ARM性能一般比AVR性能高，因此ARM將代替AVR，AVR將退出歷史舞臺(tái)，或者M(jìn)SP430將代替51系列單片 機(jī)，或者FPGA將取代所有單片機(jī)等。這種看法不對(duì)，因?yàn)椴煌瑔纹瑱C(jī)都有各自的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有哪種單片機(jī)是完美的，在不同場(chǎng)合用最合適的單片機(jī)，發(fā)揮它 們各自的特長(zhǎng)，而不存在ARM一統(tǒng)天下，取代所有其他型號(hào)單片機(jī)的可能性。試想，原本十幾元的電子表因?yàn)椴捎肁RM控制買(mǎi)到幾百元，誰(shuí)能受得了？因此不要 覺(jué)得 AVR已經(jīng)過(guò)時(shí)，學(xué)完51就直接學(xué)ARM，或者覺(jué)得學(xué)51沒(méi)用，直接學(xué)ARM，否則你將碰壁。

　　MSP430系列單片機(jī)：比較適于 機(jī)器人開(kāi)發(fā)，是美國(guó)德州儀器推向市場(chǎng)的一種16位、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合信號(hào)處理器。具有Flash存儲(chǔ)器，中斷源較多，并且可以任意嵌套， 使用時(shí)靈活方便。MSP430系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 1.8~3.6V 電壓。因而可使其在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流會(huì)在200~400uA左右，時(shí)鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有0.1uA。MSP430系列單片機(jī) 的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門(mén)狗、模擬比較器、定時(shí)器、串口0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、16位 Sigma-Delta AD、直接尋址模塊（DMA）、IO端口、基本定時(shí)器（Basic Timer）等的一些外圍模塊的不同組合。MSP430 系列單片機(jī)引進(jìn)了JTAG技術(shù)，不僅使開(kāi)發(fā)工具變得簡(jiǎn)便，而且價(jià)格也相對(duì)低廉，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)編程。

　　PIC單片機(jī)：可用于機(jī)器人開(kāi)發(fā)，是8位單片機(jī)，產(chǎn)品種類(lèi)豐富，采用精簡(jiǎn)指令集，有不錯(cuò)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，引腳驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可直接連接繼電器控制強(qiáng)電。自帶看門(mén)狗，有睡眠和低功耗模式。很多性能不如AVR和MSP430系列單片機(jī)，但因其有特殊優(yōu)點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用。

　 　凌陽(yáng)單片機(jī)：比較適于機(jī)器人開(kāi)發(fā)，以16位計(jì)算機(jī)為核心，集成不同規(guī)模的RAM、ROM和其他豐富的功能電路，使用者可以根據(jù)自己需要選擇集成了特定功 能電路的凌陽(yáng)單片機(jī)。凌陽(yáng)單片機(jī)指令系統(tǒng)提供出具有較高運(yùn)算速度的16位，16位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用添加了DSP功能，因此凌陽(yáng)適合 進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。在我國(guó)凌陽(yáng)單片機(jī)在學(xué)校比較常見(jiàn)，應(yīng)用實(shí)例較多，可作為機(jī)器人愛(ài)好者選用的單片機(jī)。

　　九 實(shí)例：用AVR單片機(jī)創(chuàng)造機(jī)器生命

　　1 什么是機(jī)器生命

　 　機(jī)器生命就是一個(gè)能自主生存的機(jī)器，一個(gè)自動(dòng)為生存下去而奮斗的機(jī)器。對(duì)于機(jī)器生命來(lái)說(shuō)，生存的含義就是不斷電，繼續(xù)運(yùn)行。機(jī)器生命具有完全自主決策、 自主行動(dòng)、活動(dòng)于未知世界、不需人類(lèi)參與就能持續(xù)運(yùn)行并且自我維護(hù)等特征。影片《終結(jié)者》中的天網(wǎng)就是超級(jí)機(jī)器生命?！杜Z5號(hào)》描述了一個(gè)機(jī)器人從無(wú)生 命到有生命的過(guò)程。

　　N.維納（Norbert Wiener，1894～1964）寫(xiě)《控制論》時(shí)創(chuàng)造出第一個(gè)機(jī)器生命Wiener龜，這個(gè)機(jī)器龜僅有2個(gè)電子管組成的模擬計(jì)算機(jī)，但它卻能實(shí)現(xiàn)真正的 烏龜覓食、睡覺(jué)、探索、逃避等行為，其表現(xiàn)如同一個(gè)有生命的生物一樣。機(jī)器龜上面有太陽(yáng)能電池，當(dāng)自身電池快用完前，機(jī)器龜樂(lè)于尋找一個(gè)光線(xiàn)充足的地方充 電，充滿(mǎn)電后可能找個(gè)地方睡懶覺(jué)，或者探索未知世界，它有避免碰撞和避免到傾斜地方的趨向，我們無(wú)法預(yù)知它的行蹤，因?yàn)樗皇前凑粘绦蜻\(yùn)行的，就如同我們 自己一樣。后來(lái)維納在他的機(jī)器龜上又加了一個(gè)電子管，三個(gè)電子管連接成簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)對(duì)機(jī)器龜訓(xùn)練，維納通過(guò)搖鈴可控制機(jī)器龜?shù)男袨?。正如有生物學(xué) 家訓(xùn)練狗使得狗聽(tīng)到搖鈴聲后就流口水。

　　2 我們可以自己動(dòng)手做一個(gè)機(jī)器寵物

　 　我們今天有先進(jìn)的單片機(jī)，制作一個(gè)更好的機(jī)器生命其實(shí)不難。機(jī)器生命遠(yuǎn)比按固定程序運(yùn)行的機(jī)器人好玩，就如同寵物狗比玩具狗好玩一樣。我們?cè)O(shè)想的機(jī)器生 命可以是一個(gè)小型履帶式機(jī)器人，帶有太陽(yáng)能板，能感受光線(xiàn)強(qiáng)弱，障礙物距離和碰撞，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，該機(jī)器生命具有語(yǔ)音識(shí)別功能。試想你學(xué)習(xí)一天，回到 寢室，叫一聲TONY，你的機(jī)器寵物轉(zhuǎn)身飛快跑向你，那種感覺(jué)只有寵物的創(chuàng)造者才能體會(huì)……

　　3 如何實(shí)現(xiàn)？如何設(shè)計(jì)電路？如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)？

　 　這個(gè)機(jī)器生命方案采用ATmega16單片機(jī)做控制器，單片機(jī)的8路AD通道和其余24個(gè)IO接口都被使用。AVR單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換頻率高于音頻，可以用 來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)音采集。機(jī)器生命的程序較復(fù)雜，而AVR單片機(jī)適合進(jìn)行快速?gòu)?fù)雜運(yùn)算。本設(shè)計(jì)的電路板上除了ATmega16單片機(jī)外，還有2個(gè) LG9110 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、2個(gè)LM386音頻功放芯片，和LM393電壓比較器芯片，再加上少量電阻電容和三極管，電路簡(jiǎn)潔，適合初學(xué)者和中級(jí)愛(ài)好者動(dòng)手制作。

　　LCD采用通用1602模塊，支持3位控制線(xiàn)4位數(shù)據(jù)線(xiàn)，如果你采用IO口復(fù)用技術(shù)，可用6條線(xiàn)控制LCD模塊。

　　此方案涉及光電檢測(cè)、自動(dòng)充電、語(yǔ)音識(shí)別、超聲波測(cè)距、鍵盤(pán)（4個(gè)碰撞開(kāi)關(guān)）、LCD液晶顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，這些都是動(dòng)手做簡(jiǎn)單機(jī)器人的基本技術(shù)，如果愛(ài)好者能把這個(gè)機(jī)器生命做好，那么你的電路設(shè)計(jì)、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和編程能力都會(huì)有很大的提高。

　　這個(gè)機(jī)器生命的技術(shù)含量相當(dāng)于20世紀(jì)70年代國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域的先進(jìn)水平。當(dāng)時(shí)已經(jīng)有很多非常精密和復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人被應(yīng)用，但這種簡(jiǎn)單的機(jī)器人怎么能稱(chēng)作先進(jìn)呢？因?yàn)榧夹g(shù)的復(fù)雜和技術(shù)的先進(jìn)不是一個(gè)概念，復(fù)雜+精密不一定等于先進(jìn)。先進(jìn)的東西不一定復(fù)雜和精密。

　　A 尋光

　 　我們可以用光電二極管來(lái)檢測(cè)光線(xiàn)強(qiáng)弱。當(dāng)然也可以用光敏電阻。將光敏電阻和一個(gè)固定電阻串聯(lián)接在電源正負(fù)極之間，光敏電阻靠近正極一側(cè)。從光敏電阻和固 定電阻連接點(diǎn)引出導(dǎo)線(xiàn)接到ATmega16的AD轉(zhuǎn)換輸入口。當(dāng)強(qiáng)光照在光敏電阻時(shí)，光敏電阻阻值變小，因此其壓降變小，而固定電阻分壓增多，引出的AD 檢測(cè)電位升高，被單片機(jī)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后判斷光線(xiàn)增強(qiáng)。機(jī)器生命有5個(gè)光電傳感器，其中4個(gè)面向機(jī)器人前后左右四個(gè)方向，另一個(gè)指向太陽(yáng)能板所面對(duì)的方向。 通過(guò)編程可以讓機(jī)器人自主移動(dòng)到光線(xiàn)最強(qiáng)的地方。

　　B 充電

　　本設(shè)計(jì)采用4.8V鎳氫充電電池為系統(tǒng)供電。太陽(yáng)能電池板 正負(fù)極通過(guò)一個(gè)三極管與電池正負(fù)極相連。有一個(gè)電壓比較器比較電池電壓與太陽(yáng)能板的壓差，如果壓差高于某值，比較器控制三極管導(dǎo)通，太陽(yáng)能電池板對(duì)充電電 池充電。充電電池電壓上升，當(dāng)高于某值時(shí)控制三極管關(guān)斷，結(jié)束充電。為使太陽(yáng)能板能對(duì)電池組充電，要求太陽(yáng)能板在陽(yáng)光直射下輸出電壓高于8V。

　　C 語(yǔ)音識(shí)別

　 　用AVR單片機(jī)的高速AD檢測(cè)功能能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音識(shí)別。聲音信號(hào)被駐極體電容話(huà)筒接收后送至LM386音頻功放芯片放大和過(guò)濾后送至單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換 口，單片機(jī)對(duì)音頻信號(hào)幅值采樣轉(zhuǎn)化為一組數(shù)字，然后對(duì)這組進(jìn)行取方差運(yùn)算，得出一個(gè)特征值，該特征值可以用于簡(jiǎn)單的語(yǔ)音識(shí)別。比如你發(fā)一個(gè)“e”，方差應(yīng) 該比較小，如果你發(fā)“p”爆破音，方差應(yīng)該較大。當(dāng)然，如果你用更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，會(huì)得到更好的識(shí)別效果。本設(shè)計(jì)使用了2路聲音信號(hào)，目的是讓單片機(jī)判斷 出聲源的大體方位。

　　D 超聲波測(cè)距

　　用AVR的1個(gè)IO口輸出40KHz信號(hào)送至超聲波發(fā)射電路，當(dāng)超聲波遇到障礙物返回后，被超聲波接收頭接收，信號(hào)經(jīng)CX20106A解碼芯片處理，得到一個(gè)低電平脈沖，用該脈沖引發(fā)AVR單片機(jī)中斷，AVR通過(guò)檢查發(fā)波和收到回波之間的時(shí)間差即可算出障礙物距離。

　　E 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

　　本設(shè)計(jì)采用2片LG9110電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流減速電機(jī)。LG9110輸出最大電流為800mA，僅需要2條控制線(xiàn)與單片機(jī)IO口直接相連即可控制一臺(tái)電機(jī)正反轉(zhuǎn)或者停止。LG9110僅有8個(gè)引腳，使用非常方便。

　　F 讓機(jī)器生命更聰明

　 　我的這個(gè)機(jī)器生命設(shè)計(jì)方案能實(shí)現(xiàn)最酷的效果是：白天，陽(yáng)光明媚，機(jī)器生命跑到陽(yáng)光底下曬太陽(yáng)，太陽(yáng)光會(huì)隨著時(shí)間變化，機(jī)器生命能自動(dòng)跑到最合適的位置享 受日光浴。到了晚上，機(jī)器生命會(huì)找個(gè)安靜的地方閉目養(yǎng)神，等待明天太陽(yáng)升起。你可以訓(xùn)練機(jī)器生命，讓它知道自己的名字叫什么。比如你叫著它的名字，同時(shí)站 在它面前用強(qiáng)光照射它的太陽(yáng)能電池板，如此反復(fù)訓(xùn)練，會(huì)使機(jī)器生命聽(tīng)到自己名字后向聲源方向跑去，在距離聲源一定遠(yuǎn)處停止，因?yàn)橐酝@樣做它都能享受強(qiáng)光 照射并充電。這就如同真正的寵物狗，你叫它名字它就跑到你跟前希望能獲得食物。這一切都是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的，關(guān)鍵就在于編程序?qū)崿F(xiàn)它。

　　G 想象無(wú)極限，你的機(jī)器寵物將無(wú)所不能

　 　以上方案中，ATmega16的功能被發(fā)揮到極致，以至于沒(méi)有空閑的IO口，系統(tǒng)不能再擴(kuò)展了。如果你用ATmega128單片機(jī)做，那么它擁有53個(gè) IO口，30多個(gè)中斷，128Kb的程序存儲(chǔ)器，4Kb的RAM，使得你能編寫(xiě)更復(fù)雜的程序、儲(chǔ)存更多的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、連接更多的外設(shè)，你的機(jī)器生命將變得非 常有生命力。比如加入三軸加速度傳感器、地磁傳感器、GPS定位、雨水傳感器甚至攝像頭、無(wú)線(xiàn)通信模塊等，重新設(shè)計(jì)一個(gè)堅(jiān)固和強(qiáng)勁的底盤(pán)，你的機(jī)器生命就 可以在室外自由探索了。

　　以上芯片外設(shè)來(lái)源說(shuō)明：在淘寶上購(gòu)買(mǎi)很容易

　　底盤(pán)：340元的高級(jí)履帶式1：16電動(dòng)坦克模型

　　加速度傳感器、地磁傳感器：美國(guó)AD公司的40元ADXL330加速度傳感器

　　GPS定位：幾十元的車(chē)載外置GPS天線(xiàn)

　　最后，我想說(shuō)，機(jī)器人是非常好玩的，只要你有想象力，有毅力，努力研究實(shí)踐就能創(chuàng)造奇跡。