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简易机器人制作 一、教材编写特色 1.以人文为教材的引领。 教材以人的需求为切入口，引领学生走进机器人世界；以机器人技术能保护人、解放人和拓展人的能力为主要线索，通过经历设计和制作过程，让学生领悟设计是实现人的需求的关键，最后通过制作服务机器人回归到技术以人为本的主题上，体现技术与人文的融合。 2.突出技术的综合性 通过机械技术和电子控制技术的结合，软件设计和硬件设计的结合，同时加强结构、流程、系统和控制等技术的思想与方法的综合应用，增强学生对先进技术的理解。提升学生的技术素养，着力体现技术课程是一门高度综合的课程. 3.由浅入深的教材结构 让学生“走进机器人世界”，从总体上认识机器人的功能和基本组成； 让学生动手，使简易机器人动起来，学习传动机械和电子控制技术 ； 让学生经历习软件设计过程，使简易机器人完成指派任务 再学习简单的传感技术，通过软件和硬件的设计，让机器人具有初步的智能。 最后，增设了选学内容，满足一部分学生继续提高的需要 这样由浅入深，让学生始终带着探究的机器人技术奥秘的强烈欲望，进入机器人技术启蒙之门。 4.设备要求简单可行 在教材编写的过程中，同步开发了配套设备问题，做到了设备要求不高、材料价格低廉，从而使大多数的高中学生有机会与高技术接触的经历，有一个运用先进技术的机会。 二、教材的结构 1.机器人世界 2.让简易机器人动起来 3.让简易机器人完成指派任务 4.让简易机器人自适应环境 5.让简易机器人完成复杂任务（选学） 制作机器人常用单片机简介 入门首选 AT89S51系列单片机 图1 AT89S51 适合做单片机学习板、电子时钟、超声波测距仪等不需要采集模拟量和控制大功率外部元件的电路。S51与过去的C51的区别在于，S51支持ISP在线编程，即C51需要几百元的编程器编程，而S51仅需一条25针并口线和非常简单的转换电路，接在台式电脑打印机接口上，通过电脑中烧写程序的小软件，即可实现对S51单片机编程。从这一点看，AT89S51是制作机器人控制部分的入门之选。 爱好者制作机器人首选 AVR系列单片机 图2 AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC精简指令集高速8位单片机，具有高可靠性、功能强、高速度、低功耗等特点。AVR单片机比51单片机的运行速度快得多，其内部还集成了多路A/D转换器、电压比较器、ISP、I2C、JTAG总线电路、UART串口、大功率I/O口、看门狗等实用电路，并且很多AVR单片机型号有EEPROM、FLASH、SRAM三种存储器，可以实现实时修改程序存储器中的内容，即AVR单片机可以自己修改自己的程序。同时，AVR单片机一般能工作在宽电压范围（2.7～6.0V），有的居然可以在1.8V电压下工作。虽然以上这些性能只是AVR众多性能中的一部分，然而已经让51系列单片机望尘莫及了。如此高性能的单片机，价格居然和51单片机差不多，比如ATmega8价格为8元左右，ATmega16在13元左右，这是AVR有极高性价比的真实写照。AVR 家族人丁兴旺，包括ATinyAVR（微小型）、低功耗类、ATmegaAVR 高、中、低档5 类单片机。它们都基于同一核心技术，但在内部集成的电路多少上有所不同。不论你要做电子手表，还是进行视频处理，都有一款合适的AVR 单片机能满足你的需要。AVR的I/O口能输出20mA和吸收40mA的电流，不仅可直接驱动LED，甚至可直接驱动微型直流减速电机，而且AVR的I/O口可编程设置成输入、输出、高阻态，是真正的3态I/O口。根据任务具体需要，选择最合适的单片机，使单片机资源充分利用，使系统性价比达到最高，同时兼顾未来扩展要求，不要一味选用高性能单片机，这就是单片机的选型原则。 高级机器人控制器 ARM 图3 ARM是一个公司名，他们基于同一内核设计了很多高性能处理器，这些处理器都叫ARM。该技术被很多公司购买后生产出了集成很多功能电路的ARM芯片，使得ARM成为高性能单片机。ARM一般为32位单片机，适于处理大量复杂数据，很多ARM装上UCOS、Windows CE、Linux操作系统，能同时运行多个程序。ARM广泛应用于手机、MP3、GPS导航仪、吸尘机器人等产品上。 用ARM+操作系统做超声波测距仪––杀鸡用了牛刀，用AVR中档单片机做机器视觉––有些吃不消。如果把他们调换一下，就恰到好处了。 音频/视频处理首选DSP 图4 DSP数字信号处理，是一种独特的微处理器，是一种以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接受模拟信号，转换为0或1的数字信号，在对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒