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1、第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理主講：張濤Email: 電話：13782828323辦公室：1#實驗樓1505河南理工大學電工電子實驗中心 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理物理學家來告訴我們 一 、 怎 樣 制 造 智 能 機 器 人 ？ 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理物理學家來告訴我們 一 、 怎 樣 制 造 智 能 機 器 人 ？ Primary Objectives（ 基 本 目 標 ） （ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） （ 二 ） Learn

2、 on its own （ 自 主 學 習 ） （ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） （ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 機 器 人 研 究 室 Primary Objectives（ 基 本 目 標 ） （ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） （ 二 ） Learn on its own （ 自 主 學 習 ） （ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） （ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 第 二 章 智 能 機 器 人

3、 構 成 原 理一般可以分為硬件和軟件兩部分構成 二 、 智 能 機 器 人 的 構 成硬件軟件 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理從結構和功能上來分： 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 （ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） （ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） （ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 一 ） Recognize the Environment

4、（ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) （ 機 器 感 覺 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 我 們 人 類 是 通 過 眼 睛 來 觀 察 事 物 、 耳 朵 來 辨 別 聲 音 、手 腳 來 觸 摸 事 物 、 鼻 子 來 辨 別 氣 味 、 舌 頭 來 感 覺 味 道等 ， 那 機 器 人 用 什 么 來 感 世 界 呢 ？ 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) （ 機 器 感 覺 ） 三 、 智 能 機

5、 器 人 的 硬 件 構 成 1、 碰 撞 傳 感 器 碰 撞 傳 感 器 是 使 智 能 機 器 人 有 感 知 碰 撞 信 息 能 力的 傳 感 器 。 也 叫 “ 限 位 開 關 ” 。 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 2、 遠 紅 外 傳 感 器 遠 紅 外 傳 感 器 將 外 界 紅 外 光 的 變 化 轉 化 為 電 流 的變 化 ， 在 電 阻 上 產(chǎn) 生 電 壓 ， 通 過 A/D 轉 換 器 反 映 為01023 范 圍 內(nèi) 的 數(shù) 值 。 外 界 紅 外 光 越 強 ， 數(shù) 值 越 小

6、。因 此 越 靠 近 熱 源 ， 機 器 人 顯 示 讀 數(shù) 越 小 。 根 據(jù) 函 數(shù) 返回 值 的 變 化 能 判 斷 紅 外 光 線 的 強 弱 ,從 而 能 大 致 判 別 出熱 源 的 遠 近 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 3、 光 敏 傳 感 器 光 敏 傳 感 器 其 實 是 一 個 光 敏 電 阻 ， 它 的 阻 值 受 照射 在 它 上 面 的 光 線 強 弱 的 影

7、 響 。 大 學 版 機 器 人 智 能 機器 人 所 用 的 光 敏 電 阻 的 阻 值 在 很 暗 的 環(huán) 境 下 為 75 ，室 內(nèi) 照 度 下 幾 千 ， 陽 光 或 強 光 下 幾 十 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 4、 麥 克 風 麥 克 風 (microphone)是 能 夠 識 別 聲 音 聲 強 大 小 的聲 音 傳 感 器 。（ 一 ） Recognize the

8、Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 5、 光 電 編 碼 器 光 電 編 碼 器 是 一 種 能 夠 傳 遞 位 置 信 息 的 傳 感 器 ，它 由 光 電 編 碼 模 塊 及 碼 盤 組 成 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成

9、 6、 熱 釋 電 傳 感 器 熱 釋 電 傳 感 器 對 移 動 的 人 體 熱 源 敏 感 ， 可 以 探 測幾 米 外 的 人 體 。 機 器 人 裝 上 1個 或 幾 個 熱 釋 電 傳 感 器后 ， 你 可 以 讓 他 一 看 見 你 ， 就 向 你 迎 過 來 ， 讓 他 跟 著你 走 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 7、 超 聲 傳 感 器 超 聲 傳 感 器 是 機 器

10、人 測 距 的 專 業(yè) 傳 感 器 ， 測 量 距離 一 般 為 20cm-6m， 測 量 精 度 為 1%， 是 測 量 聲 波 發(fā) 射與 收 到 回 波 之 間 的 時 間 差 來 測 量 距 離 的 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 8、 連 續(xù) 測 距 紅 外 傳 感 器 SHARP公 司 推 出 了 創(chuàng) 新 的 GP2D02/ GP2D12連 續(xù)測 距 紅 外 傳 感 器 ， 測

11、 量 范 圍 為 10cm-80cm， 參 加 滅 火比 賽 時 ， 用 它 來 找 房 間 門 非 常 棒 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 9、 數(shù) 字 指 南 針 自 主 機 器 人 的 導 航 至 今 仍 是 世 界 性 難 題 ， 借 助 數(shù)字 指 南 針 ， 可 以 使 大 學 版 機 器 人 辨 別 方 向 。（ 一 ） Recognize the Environment （

12、 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 10、 溫 度 傳 感 器 想 讓 機 器 人 動 態(tài) 告 訴 你 氣 溫 嗎 ？ 加 一 個 溫 度 傳 感器 是 個 好 方 法 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 11、 無 線 視 覺 傳 感 器 用 智 能 機

13、 器 人 來 作 移 動 的 監(jiān) 視 平 臺 。 你 可 以 在 上安 裝 無 線 攝 像 頭 ， 把 視 頻 信 號 發(fā) 射 出 來 ， 用 PC機 接 收后 進 行 圖 象 處 理 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 11、 紅 外 避 障 傳 感 器 用 來 探 測 的 不 同 方 向 的 障 礙 物 ， 可 以 使 機 器 人 有效 的 避 開 障 礙 物 。（ 一 ） Recogn

14、ize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 第 二 章 智 能 機 器 人 構 成 原 理 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 還 有 各 種 各 樣 的 傳 感 器 ， 如 火 星 車 上 的 礦 物 質 傳感 器 ， 用 來 探 測 火 星 上 的 巖 石 的 元 素 ， 從 而 來 推 測 火星 上 是 否 有 水 的 存 在 ； 濕 度 傳 感 器 、 煙 霧 傳 感 器 等 等 。 總 之 ， 隨 著 電 子 技 術 、 納 米 技 術 、 控 制 技 術 、 機械 加 工 等 科 技 的 發(fā) 展

15、 ， 傳 感 器 技 術 進 一 步 發(fā) 展 ， 能 夠為 智 能 機 器 人 提 供 更 多 的 先 進 的 傳 感 器 ， 使 其 “ 感 覺 ”更 加 豐 富 。（ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） 各 種 傳 感 器 來 實 現(xiàn) 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 我 們 人 類 是 通 過 眼 睛 來 觀 察 事 物 、 耳 朵 來 辨 別 聲音 、 手 腳 來 觸 摸 事 物 、 鼻 子 來 辨

16、 別 氣 味 、 舌 頭 來 感 覺味 道 等 ， 把 這 些 信 息 送 到 大 腦 里 ， 進 行 判 斷 處 理 ， 指揮 我 們 的 肢 體 進 行 相 應 的 動 作 ， 那 機 器 人 用 什 么 來 進行 思 考 呢 ？ 各 種 處 理 器 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 處 理 器 通 常 指 微 處 理 器 、 微 控 制 器 和 數(shù) 字 信 號 處理 器 這 三 種 類 型 的 芯 片 。 1、 微 處 理 器

17、（ MPU） 通 常 代 表 一 個 功 能 強 大 的 CPU,但 不 是 為 任 何 已 有的 特 定 計 算 目 的 而 設 計 的 芯 片 。 這 種 芯 片 往 往 是 個 人計 算 機 和 高 端 工 作 站 的 核 心 CPU。 微 處 理 器 在 電 路 板上 必 須 包 含 ROM、 RAM、 總 線 接 口 及 這 種 外 設 器 件 ，從 而 降 低 了 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 。 ARM9以 上 和 INTEL X86 等 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理

18、器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 2、 微 控 制 器 （ MCU） 微 控 制 器 一 般 以 某 一 種 內(nèi) 核 為 核 心 ， 芯 片 內(nèi) 部 集成 ROM、 E2ROM、 RAM、 總 線 、 總 線 邏 輯 、 定 時 、計 數(shù) 器 、 看 門 狗 、 GPIO、 PWM、 AD、 DA、 FLASH等 各 種 必 要 功 能 和 外 設 ， 實 現(xiàn) 嵌 入 式 應 用 ,故 稱 單 片 機(single chip microcomputer)。 為 了 更 好 滿 足 控 制 領 域的 嵌 入 式 應 用 ,單 片 機 中 不 斷 擴 展 滿 足 控 制 要 求

19、的 電 路單 元 。 目 前 ,單 片 機 已 廣 泛 稱 作 微 控 制 器 （ MCU） 。 ARM7、 ARM CortexM3內(nèi) 核 組 成 的 芯 片 等 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 3、 數(shù) 字 信 號 處 理 器 （ DSPs） 數(shù) 字 信 號 處 理 器 （ DSPs） 里 的 CPU是 專 門 設 計用 來 極 快 地 進 行 離 散 時 間 信 號 處 理 計 算 的 ,比 如 那 些 需要 進 行 音

20、頻 和 視 頻 通 信 的 場 合 。 DSPs內(nèi) 含 乘 加 器 ,能比 其 它 處 理 器 更 快 地 進 行 這 類 運 算 。 最 常 見 的 是 TI的TMS320CXX系 列 和 Motorola的 5600X系 列 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 4、 可 編 程 控 制 器 （ PLC） 可 編 程 控 制 器 (Programmable logic Controller) ，是 指 以 計 算 機 技 術 為

21、基 礎 的 新 型 工 業(yè) 控 制 裝 置 。 說 明 的是 PLC其 實 也 是 單 片 機 做 的 ， 只 是 特 殊 的 單 片 機 專 用 的一 類 芯 片 ） ， 主 要 特 點 ； 穩(wěn) 定 性 高 。 缺 點 ： 價 格 高 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 5、 PC機 計 算 機 直 接 用 我 們 的 計 算 機 ， 來 做 為 機 器 人 的 大 腦 進 行 復雜 的 數(shù) 據(jù) 處 理 ， 來 控 制 機 器 人

22、 相 應 的 動 作 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 目 前 我 們 常 用 的 處 理 器 有 哪 些 呢 ？ 1、 8051 單 片 機 最 早 有 Intel公 司 推 出 8051/31類 單 片 機 ,也 是 世 界 上 使 用 量 最大 的 幾 種 單 片 機 之 一 .由 于 Intel公 司 將 重 點 放 在 186,386,奔 騰 等 與PC類 兼 容 的 高 檔 芯 片 開 發(fā) 上 ,8051類 單 片 機

23、 主 要 有 Philips,三 星 ,華幫 等 公 司 接 手 .這 些 公 司 在 保 持 與 8051單 片 機 兼 容 基 礎 改 善 了 8051的 許 多 特 點 .提 高 了 速 度 ,降 低 了 時 鐘 頻 率 ,放 寬 了 電 源 電 壓 的動 態(tài) 范 圍 ,降 低 了 產(chǎn) 品 價 格 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 2、 Atmel 單 片 機 ATMEL 公 司 最 令 人 注 目 的 是 它 的 EEPR

24、OM 電 可 擦 除 技 術 、閃 速 存 儲 器 技 術 。 其 生 產(chǎn) 的 AT90系 列 是 增 強 型 RISC內(nèi) 載 FLASH單 片 機 ,通 常 稱 為 AVR系 列 .AT91M系 列 是 基 于 ARM7TDMI 嵌 入式 處 理 器 的 ATMEL 16/32 微 處 理 器 系 列 中 的 一 個 新 成 員 該 處 理器 用 高 密 度 的 16 位 指 令 集 實 現(xiàn) 了 高 效 的 32 位 RISC 結 構 且 功 耗 很 低 .另 外 ATMAL的 增 強 型 51系 列 單 片 機 目 前 在 市 場 上 仍 然 十 分流 行 ,其 中 AT89S51/52十

25、 分 活 躍 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 3、 Microchip 單 片 機 Microchip 單 片 機 是 市 場 份 額 增 長 最 快 的 單 片 機 .他 的 主 要 產(chǎn)品 是 16C 系 列 8 位 單 片 機 ,CPU采 用 RISC 結 構 ,僅 33 條 指 令 ,運行 速 度 快 ,且 以 低 價 位 著 稱 ,一 般 單 片 機 價 格 都 在 1 美 元 以 下 . Microchip 單 片 機

26、 沒 有 掩 膜 產(chǎn) 品 ,全 部 都 是 OTP 器 件 (現(xiàn) 已 推 出 FLASH 型 單 片 機 ).Microchip 強 調(diào) 節(jié) 約 成 本 的 最 優(yōu) 化 設 計 ,是 使 用 量 大 ,檔 次 低 ,價 格 敏 感 的 產(chǎn) 品 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 4、 TI 公 司 的 MSP430 系 列 單 片 機 MSP430 系 列 單 片 機 是 由 TI公 司 開 發(fā) 的 16 位 單 片 機 。 其 突

27、出 特 點 是 超 低 功 耗 ， 非 常 適 合 于 各 種 功 率 要 求 低 的 場 合 。 有 多 個系 列 和 型 號 ， 分 別 由 一 些 基 本 功 能 模 塊 按 不 同 的 應 用 目 標 組 合 而成 。 典 型 應 用 是 流 量 計 、 智 能 儀 表 、 醫(yī) 療 設 備 和 保 安 系 統(tǒng) 等 方 面 。由 于 其 較 高 的 性 能 價 格 比 ， 應 用 已 日 趨 廣 泛 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件

28、 構 成 5、 凌 陽 單 片 機 中 國 臺 灣 凌 陽 科 技 股 份 有 限 公 司 (Sunplus Technology CO. LTD)至 力 于 8位 和 16位 機 的 開 發(fā) .SPMC65 廣 泛 應 用 于 家 用 電 器 、工 業(yè) 控 制 、 儀 器 儀 表 、 安 防 報 警 、 計 算 機 外 圍 等 領 域 。 SPMC75 系 列 單 片 機 自 主 知 識 產(chǎn) 權 的 MSP（ Microcontroller and Signal Processor） 16 位 微 處 理 器 SPMC75 系 列 單 片 機 集 成 了 多 種 功 能 模 塊 ： 多 功

29、能 I/O 口 、 串 行 口 、 ADC 、 定 時 計 數(shù) 器 等 ， 以 及 能產(chǎn) 生 電 機 驅 動 波 形 的 PWM 發(fā) 生 器 、 多 功 能 的 捕 獲 比 較 模 塊 、 BLDC 電 機 驅 動 專 用 位 置 偵 測 接 口 、 兩 相 增 量 編 碼 器 接 口 等 特 殊硬 設 ， 主 要 用 于 變 頻 馬 達 驅 動 控 制 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 6、 Motorola 單 片 機 Mot

30、orola是 世 界 上 最 大 的 單 片 機 廠 商 ,品 種 全 ,選 擇 余 地 大 ,新產(chǎn) 品 多 ,在 8位 機 方 面 有 68HC05和 升 級 產(chǎn) 品 68HC08,8位 增 強 型 單片 機 68HC11,升 級 產(chǎn) 品 有 68HC12. 16位 單 片 機 68HC16也 有 十 多個 品 種 .32位 單 片 機 683XX系 列 也 有 幾 十 個 品 種 .近 年 來 以PowerPC,Codfire,M.CORE等 作 為 CPU,用 DSP 作 為 輔 助 模 塊 集 成 的 單 片 機 也 紛 紛 推 出 ,目 前 仍 是 單 片 機 的 首 選 品 牌 .

31、 Motorola 8 位 單 片 機 過 去 策 略 是 掩 膜 為 主 ,最 近 推 出 OTP計 劃 以 適 應 單 片 機的 發(fā) 展 ,在 32位 機 上 ,M.CORE在 性 能 和 功 耗 上 都 勝 過 ARM7. 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 7、 Zilog 單 片 機 Z8 單 片 機 是 該 公 司 的 產(chǎn) 品 ,采 用 多 累 加 器 結 構 ,有 較 強 中 斷 處理 能 力 .產(chǎn) 品 為 OTP 型 ,

32、Z8 單 片 機 的 開 發(fā) 工 具 可 以 說 是 物 美 價廉 .Z8 單 片 機 以 低 價 位 的 優(yōu) 勢 面 向 低 端 應 用 ,以 18引 腳 封 裝 位主 ,ROM 位 0.52KB.最 近 Zilog 公 司 又 推 出 了 Z86 系 列 單 片 機 ,該 系 列 內(nèi) 部 集 成 廉 價 的 DSP單 元 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 8、 Scenix單 片 機 Scenix單 片 機 (Ubicom公

33、司 )的 I/O模 塊 最 有 創(chuàng) 意 .I/O模 塊 的 集成 與 組 合 技 術 是 單 片 機 技 術 不 可 缺 少 的 重 要 方 面 .除 傳 統(tǒng) 的 I/O功能 模 塊 如 并 行 I/O, URT, SPI, I2C, A/D,PWM,PLL,DTMF等 ,新 的I/O模 塊 不 斷 出 現(xiàn) ,如 USB,CAN,J1850,最 具 代 表 的 是 Motorola 32 位 單 片 機 ,它 集 成 了 包 括 各 種 通 信 協(xié) 議 在 內(nèi) 的 I/O模 塊 ,而 Scenix單 片 機 在 I/O模 塊 的 處 理 上 引 入 了 虛 擬 I/O的 概 念 . Sceni

34、x單 片 機 采用 了 RISC結 構 的 50MHz CPU. 單 片 機 的 封 裝 采 用 20/28 引 腳 .公司 提 供 各 種 I/O的 庫 函 數(shù) ,如 多 路 UART,多 種 A/D, PWM, SPI, DTMF, FSK,LCD驅 動 等 ,這 些 都 是 通 常 用 硬 件 實 現(xiàn) 起 來 相 當 復 雜的 模 塊 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 9、 NEC單 片 機 NEC 單 片 機 自 成 體

35、系 ,以 8 位 機 78K 系 列 產(chǎn) 量 最 高 ,也 有 16 位 ,32 位 單 片 機 .16 位 單 片 機 采 用 內(nèi) 部 倍 頻 技 術 ,以 降 低 外 時 鐘 頻率 .有 的 單 片 機 采 用 內(nèi) 置 操 作 系 統(tǒng) . NEC 的 銷 售 策 略 注 重 服 務 大客 戶 ,并 投 入 相 當 大 的 技 術 力 量 幫 助 大 客 戶 開 發(fā) 新 產(chǎn) 品 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 10、 東 芝

36、單 片 機 東 芝 單 片 機 從 4 位 倒 64 位 ,門 類 齊 全 .4 位 機 在 家 電 領 域 仍 有較 大 市 場 .8 位 機 主 要 有 870 系 列 ,90 系 列 等 .該 類 單 片 機 允 許 使 用慢 模 式 ,采 用 32KHz 時 鐘 功 耗 低 至 10uA數(shù) 量 級 .CPU 內(nèi) 部 多 組 寄存 器 的 使 用 ,使 得 中 斷 響 應 與 處 理 更 加 快 捷 .東 芝 公 司 的 32位 機 采用 MIPS3000 ARISC的 CPU結 構 ,面 向 VCD,數(shù) 字 相 機 ,圖 象 處 理 市 場 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器

37、人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 11、 富 士 通 單 片 機 富 士 通 也 有 8 位 ,16 位 和 32 位 單 片 機 ,但 是 8 位 機 使 用 的 是 16 位 的 CPU 內(nèi) 核 .也 就 是 說 8 位 機 與 16位 機 指 令 相 同 ,使 得 開 發(fā)比 較 容 易 .8位 機 有 名 是 MB8900系 列 ,16位 機 有 MB90系 列 。 富 士通 注 重 服 務 大 公 司 ,大 客 戶 ,幫 助 大 客 戶 開 發(fā) 產(chǎn) 品 . 機 器

38、人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 12、 Epson 單片機 Epson(日 本 愛 普 生 )公 司 以 擅 長 制 造 液 晶 顯 示 器 著 稱 ,故Epson單 片 機 主 要 為 該 公 司 生 產(chǎn) 的 LCD配 套 .其 單 片 機 的 LCD驅動 做 的 特 別 好 .在 低 電 壓 ,低 功 耗 方 面 也 很 有 特 色 .目 前 0.9V供 電 的單 片 機 已 經(jīng) 上 市 ,不 久 LCD顯 示 手 表 將 使 用 0.

39、5V供 電 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 13、 NS單片機 COP8 單 片 機 是 美 國 國 家 半 導 體 公 司 的 產(chǎn) 品 ,該 公 司 以 生 產(chǎn) 先進 的 模 擬 電 路 著 稱 ,能 生 產(chǎn) 高 水 平 的 數(shù) 字 模 擬 混 合 電 路 .COP8 單片 機 內(nèi) 部 集 成 了 16 位 A/D, 這 在 單 片 機 中 是 不 多 見 的 . COP8單 片機 內(nèi) 部 使 用 了 EMI 電 路 , 在

40、” 看 門 狗 ” 電 路 以 及 STOP 方 式 下 的喚 醒 方 式 都 有 獨 到 之 處 .此 外 , COP8 的 程 序 加 密 也 做 的 非 常 好 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 14、 STC 單片機 STC單 片 機 完 全 兼 容 51單 片 機 ,并 有 其 獨 到 之 處 ,其 抗 干 擾 性強 ,加 密 性 強 ,超 低 功 耗 ,可 以 遠 程 升 級 ,內(nèi) 部 有 MAX810 專 用 復 位

41、電 路 ,價 格 也 較 便 宜 ,由 于 這 些 特 點 使 得 STC 系 列 單 片 機 的 應 用 日趨 廣 泛 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 15、三星單片機 三 星 單 片 機 有 KS51 和 KS57 系 列 4 位 單 片 機 ,KS86 和 KS88 系 列 8 位 單 片 機 ,KS17 系 列 16位 單 片 機 和 KS32系 列 32位 單 片 機 ,三 星 還 為 ARM公 司 生 產(chǎn) ARM單

42、片 機 ,常 見 的 S344b0等 . 三 星 單 片 機 為 OTP型 ISP 在 片 編 程 功 能 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 16、華幫單片機 華 幫 單 片 機 屬 于 8051類 單 片 機 ,它 們 的 W78系 列 與 標 準 的8051兼 容 ,W77系 列 為 增 強 型 51,對 8051的 時 序 做 了 改 進 .同 樣 時 鐘下 速 度 快 了 不 少 .在 4位 機 上 華 幫 有 921系

43、列 ,帶 LCD驅 動 的 741 系列 .在 32 位 機 方 面 ,華 幫 使 用 了 惠 普 公 司 PA-RISC 單 片 機 技 術 ,生產(chǎn) 低 位 32 位 RISC單 片 機 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 17、 SST 單片機 美 國 SST 公 司 推 出 的 SST89 系 列 單 片 機 為 標 準 的 51 系 列單 片 機 ,包 括 SST89E/V52RD2, SST89E/V54RD2, SST8

44、9E/V58RD2, SST89E/V554RC,SST89E/V564RD等 .它 與 8052系 列 單 片 機 兼 容 .提 供 系 統(tǒng) 在 線 編 程 (ISP 功 能 ).內(nèi) 部 flash 擦 寫 次數(shù) 1 萬 次 以 上 ,程 序 保 存 時 間 可 達 100年 . 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 單 片 機 應 用 領 域 匯 總 1.用 圖 象 傳 感 器 測 量 線 才 系 統(tǒng) 2.衛(wèi) 星 電 視 的 串 口

45、模 擬 SPI、 I2C的 應 用 ， 如 雷 達 錄 取 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 。 3.直 接 與 AD芯 片 配 合 進 行 各 種 數(shù) 據(jù) 傳 感 器 配 合 。 4.利 用 單 片 機 與 PC機 的 232通 訊 進 行 控 制 ， 單 片 機 為 控 制 對 象 。 5.通 過 IC卡 、 單 片 機 、 PC機 構 成 的 各 種 收 費 系 統(tǒng) 。 6.通 過 單 片 機 控 制 各 種 步 進 電 機 完 成 工 控 任 務 系 統(tǒng) 7.通 過 單 片 機 控 制 各 種 電 慈 設 備 完 成 工 控 任 務 系 統(tǒng) （ 如 程 控 交 換 系 統(tǒng) ） 8.可 應 用 在 電

46、 機 的 變 頻 技 術 上 的 控 制 領 域 中 。 9.各 種 測 量 工 具 如 水 位 尺 ， 它 在 水 文 上 的 應 用 很 普 及 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 單 片 機 應 用 領 域 匯 總 10.大 型 指 針 鐘 控 制 器 ， 主 要 根 據(jù) 時 間 控 制 電 機 帶 動 指 針 。 11.電 子 配 料 控 制 儀 ， 基 于 小 型 生 產(chǎn) 的 自 動 或 半 自 動 控 制 ， 如 控 制

47、 上料 、 攪 拌 等 12.用 定 時 器 和 捕 獲 功 能 進 行 某 一 系 統(tǒng) 的 檢 測 。 可 提 供 報 警 、 控 制 等 。如 水 位 控 制 、 溫 度 控 制 ， 全 自 動 洗 衣 機 等 。 13.電 子 稱 重 計 14.教 學 用 儀 器 、 醫(yī) 療 儀 器 。 15.由 單 片 機 構 成 的 霓 虹 燈 控 制 器 。 16.在 剛 的 熱 處 理 中 采 用 熱 磁 儀 測 量 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人

48、的 硬 件 構 成 單 片 機 應 用 領 域 匯 總 17.各 種 金 屬 探 傷 儀 器 。 18.礦 山 生 產(chǎn) 智 能 監(jiān) 測 儀 。 19.煤 礦 的 產(chǎn) 煤 計 數(shù) 器 20.汽 車 安 全 系 統(tǒng) 21.智 能 玩 具 22.用 超 聲 波 測 量 江 河 水 位 23.交 流 電 監(jiān) 測 儀 24.消 防 系 統(tǒng) 報 警 監(jiān) 測 儀 25.各 類 水 表 、 電 表 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） 各 種 處 理 器 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 總 之 ， 單 片

49、 機 技 術 使 用 范 圍 廣 ， 在 各 種 儀 器 儀 表 生產(chǎn) 單 位 、 石 油 、 化 工 ， 紡 織 、 機 械 的 加 工 等 各 個 行 業(yè) 中都 有 廣 泛 的 應 用 。 隨 著 機 器 人 的 技 術 的 發(fā) 展 ， 單 片 機 也 就 用 到 機 器 人中 ， 為 它 們 提 供 “ 強 大 的 大 腦 ” 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 機 器 人 通 過 各 種 傳 感 器 把 外 部 信 息 傳 給 它 的 大 腦（

50、 各 種 處 理 器 ） ， 進 行 判 斷 處 理 ， 對 應 的 輸 出 給 它 的各 個 執(zhí) 行 機 構 （ 器 件 ） 等 。 本 體 包 括 有 什 么 呢 ？ 機 器 人 的 外 形 ， 內(nèi) 部 支 撐 （ 骨 骼 ） ， 執(zhí) 行 機 構（ 肌 肉 ） 。 機 器 人 的 應 用 場 合 各 不 相 同 ， 所 以 它 的 本體 結 構 也 不 同 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 救援機器人 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人

51、構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 軍用昆蟲機器人 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 水下6000米無纜自治機器人 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ）

52、Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 爬纜索機器人 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 蛇形機器人 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理（ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 三 、 智 能 機 器 人 的 硬 件 構 成 還 有 飛 鳥 、 魚 形 等 的 機 器 人 ， 根 據(jù) 其 功 能 的 不 同 ，要 設 計 出 不 同 的 本

53、 體 。 未 來 可 能 還 會 有 也 細 胞 大 小 的 本 體 ， 可 以 靈 活 的構 成 不 同 形 態(tài) 的 機 器 人 。 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理機器人從結構和功能上來分： 四 、 智 能 機 器 人 的 軟 件 構 成 （ 一 ） Recognize the Environment （ 識 別 環(huán) 境 ） （ 二 ） Learn on its own （ 自 主 學 習 ） （ 三 ） Super-fast brain （ 超 快 大 腦 ） （ 四 ） Versatile Body （ 多 功 能 本 體 ） 機 器 人 研 究 室 智 能 機 器 人 構 成 原 理 Learn on its own （ 自 主 學 習 ） 四 、 智 能 機 器 人 的 軟 件 各 種 機 器 人 都 有 自 己 的 “ 大 腦 ” 處 理 器 ， 那么 每 種 處 理 器 ， 都 有 其 對 應 的 編 程 軟 件 。 它 的 “ 自 主 學 習 ” ， 其 實 是 算 法 ， 也 就 是 程 序 。 現(xiàn) 代 的 控 制 理 論 有 很 多 ， 比 如 “ 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡 ” ，“ 模 糊 控 制 ” ， “ 專 家 系 統(tǒng) ” 等 等 。 可 以 自 學 習 的 主 要 是 “ 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡 ” 。