機械手臂控制VS單晶片

組員: 許原滄

1.   前言

  專題的發想來源部分是來自於，近年來娛樂用途的機器人是一個很流行的商品、但價格動輒上萬元起跳不等。在日本、與美國每年都有舉辦一系列的活動或競賽，舉辦國通常會邀請同好來共同參與盛會，剛好趁此次上課中，老師所教授的單晶片的課程，加以實現簡易型機械手臂。

2.   摘要

 結構部分: 採用3mm的壓克力板作為結構材質，利用其透明的特性，直接等比例繪出外形圖。搭配手工具如、壓克力專用鋸子裁切。3mm與9mm鑽頭、來完成所有的螺絲孔的加工，小型銼刀工具組來精修組合件。壓克力是很脆的所以會產生裂痕，必須要很小心。

  控制部分: 使用ATMEL公司，所生產的晶片AT-89C51。依照datasheet上線路圖，購買元件來銲接完成簡易的電路板。

  驅動部分: 選用廣營公司所生產的S03T的標準R/C馬達。

3.   技術簡介

(1).單晶片微電腦ATC89C51內部有ISP(in system programming)功能，如同電腦與單晶片(MCU)的介面。ISP預先將燒錄程式儲存在MCU，不需使用燒錄器，即可將程式碼下載至單晶片中。

(2). PWM (Pulse Width Modulation)稱為脈波寬度調變，常用於LED調光原理、直流馬達的控制、電源變換器之穩壓控制、甚至是直流轉換交流弦波的控制等，是控制直流馬達轉速最常見的方 法。

4.     8051-系統架構

<1>微電腦基本架構

(1).CPU

(2).記憶體

(3).輸入/輸出 port

(4).中斷控制器

(5).計時/計數器

fig1. 8051 內部結構

<2>8051有四個埠，其中port0 & port2 有switch 功能

fig2. 4個port

     <3> timer0/counter x 在 mode 1 模式

fig3. timer0/counter x

5.程式運作流程圖

fig4.  程式流程圖

6.   機構展示

fig5. 機構圖

  ps: (資料來源出處  王允上  編著,全華書局,機器人單晶片微電腦控制)

6.   結論

此次的專題製作，以參考等比例的圖面來製作，可以說是挑戰自己的耐力、與智力，化不可能為可能。所有的東西，必須在有限的時間內完成。在過程遇到一些問題，有賴於老師、與同學所給予的寶貴建議作為參考。正如所謂的做中學、學中做。在結構上有很大的配重問題，導致運轉上有瑕疵誤動作，只好外加一些緩衝墊來當作阻尼系統。最後此專題的延伸，有些想法，可以試著加上一熱感應器與影像CCD，搭配的崁入式OS的GUI介面來操作，使手臂可以隨著感應器移動傳回影像，應該會是很有趣的主題。

8.   附件

A.  電路圖