机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）

作者: 秦志强

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2023-01

版次: 1

ISBN: 9787121386039

定价: 39.00

装帧: 其他

页数: 164页

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

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本书将教学机器人引入单片机课程，采用基于系统化项目的教学方法，将单片机的I/O端口资源、定时器和中断系统、键盘接口技术、A/D和D/A扩展等教学内容融入循序渐进的教学机器人制作和比赛项目中，使读者直接在项目应用和比赛过程中学习单片机技术，提升学习效率，最后通过归纳总结，获得整个机器人单片机应用系统设计的知识和技能。本书所有项目都使用C语言作为开发语言，这样可以使读者进一步强化C语言学习效果，同时在毕业时具备应用C语言和单片机完成机器人应用系统开发的能力。本书打破了传统的单片机教学方法和教学体系结构，解决了单片机课程抽象、难学和学习效果差的难题。本书可作为应用型本科、高职院校“单片机技术及应用”或“机器人制作与开发”相关课程的教材和教学参考书，也可作为工程训练和单片机、机器人课程设计的实践教材及相关专业课程的综合实践教材，同时可供广大希望从事嵌入式系统开发和单片机C语言程序设计的学生自学使用。秦志强，东莞第六批领军人物入选者，全童科教有限公司董事长，中科乐活动中心创始人、中国教育机器人大赛创始人。秦志强主持编写和出版13本机器人教学方面教材，在电子工业出版社发行。秦志强是“无人机之父”香港科技大学李泽湘教授的弟子。2016年，李泽湘和秦志强在松山湖联合成立全童科教（东莞）有限公司，建立机器人STEAM研究院。目   录

第1章  单片机最小系统及其搭建1

单片机最小系统1

搭建AT89S52单片机最小系统所需的元件清单1

任务1.1  AT89S52单片机最小系统的搭建2

时钟电路的搭建2

复位电路的搭建3

下载电路的搭建4

电源电路的搭建4

任务1.2  用搭建的最小系统控制两轮机器人运动5

编写单片机最小系统控制两轮机器人运动的程序6

扩展阅读8

单片机的内部结构8

AT89S52单片机的引脚功能9

工程素质和技能归纳11

科学精神的培养11

第2章  单片机并行I/O端口应用——机器人信息显示12

任务2.1  控制8个LED闪烁12

电路设计和搭建12

控制8个LED闪烁的源程序13

任务2.2  流水灯控制14

流水灯的源程序14

任务2.3  数码管显示15

LED数码管简介15

电路设计和搭建17

共阴数码管显示的源程序17

任务2.4  字符型液晶显示（LED）模块和广告机器人的制作18

字符型LCD1602模块简介19

电路设计和搭建20

LCD1602模块的源程序20

扩展阅读24

LCD1602模块的引脚功能24

教学板的制作25

工程素质和技能归纳25

科学精神的培养26

第3章  定时器和中断系统——机器人速度测量与控制27

任务3.1  简易数字编码器的安装和电机转速的测量27

简易数字编码器介绍27

简易数字编码器的测速原理28

简易数字编码器的安装28

用简易数字编码器进行电机转速的测量30

任务3.2  用PID控制算法控制小车速度34

PID控制算法简介34

PID控制算法的编程实现36

基于PID控制算法的速度控制36

任务3.3  简易里程计的设计43

简易里程计设计原理43

简易里程计的程序设计43

扩展阅读47

T0和T1的工作方式寄存器TMOD47

T0和T1的控制寄存器TCON48

T0和T1的计数寄存器TH0、TL0和TH1、TL148

T2的T2CON寄存器和T2MOD寄存器48

T2的T2CON寄存器49

T2的模式控制寄存器T2MOD49

捕获方式50

中断相关知识及中断寄存器介绍50

3个定时/计数器的初始化与中断函数52

工程素质和技能归纳53

科学精神的培养53

第4章  单片机计时与键盘接口技术——机器人计时54

任务4.1  用8位八段数码管制作简易秒表54

8位八段数码管和扩展学习板简介54

简易秒表的制作与程序设计59

任务4.2  裁判机器人的制作——测量选手的反应时间62

裁判机器人的制作要求62

测量选手反应时间的程序63

任务4.3  具有简单设置功能的计时机器人制作65

4×4矩阵键盘简介65

矩阵键盘电路和数码管电路66

矩阵键盘编码和扫描程序说明67

键盘接口程序的实现69

任务4.4  具有简单设置功能的时钟机器人制作75

时钟机器人的设计思路75

时钟机器人的程序实现76

工程素质和技能归纳81

科学精神的培养81

第5章  A/D、D/A转换接口与漫游机器人制作82

任务5.1  基于红外测距导航的漫游机器人的制作和编程82

SHARP红外传感器的测量原理83

A/D转换电路的设计与搭建83

机器人漫游程序84

程序说明86

拓展阅读88

任务5.2  红外测距云台导航机器人的制作89

角度舵机89

角度舵机的安装和电路连接90

云台导航机器人的完整程序90

程序说明93

任务5.3  D/A转换和机器人LED的亮度控制94

DAC0832的主要引脚功能94

LM324运算放大器95

电路的设计与搭接95

LED亮度控制程序96

工程素质和技能归纳97

科学精神的培养97

第6章  SPI与温湿度检测机器人的制作98

任务6.1  温湿度传感器与温湿度测量98

Sensirion温湿度传感器简介98

Sensirion温湿度传感器的通信接口100

读取和发送温湿度传感器数据的程序101

程序说明105

任务6.2  温湿度检测机器人的制作106

工程素质和技能归纳106

科学精神的培养106

第7章  综合比赛项目——“机器人高铁游中国”比赛107

任务7.1  采用RFID读卡器读取RFID卡号108

RFID读卡器介绍108

RFID读卡器的安装和电路连接110

RFID读卡器读取RFID标签信息程序111

任务7.2  利用语音芯片播报景点116

WT588D语音芯片介绍116

WT588D语音芯片功能概述116

WTW500-16语音模块的引脚说明116

语音芯片三线控制时序及驱动控制程序118

任务7.3  实现“机器人高铁游中国”比赛任务119

机器人相关传感器安装119

“机器人高铁游中国”程序设计121

工程素质和技能归纳137

科学精神的培养137

第8章  综合比赛项目——“机器人智能消防”比赛138

任务8.1  确定完成比赛所需的传感器和灭火装置139

任务8.2  确定超声波传感器连接端口和编写测距函数141

任务8.3  安装火焰传感器和灭火风扇，编写寻找火源和灭火程序143

任务8.4 “机器人智能消防”程序设计144

根据超声波测距信息编写导航程序144

完成灭火主程序的编写153

工程素质和技能归纳153

科学精神的培养153

附录154

教学机器人基础车体组装步骤154
内容简介:
本书将教学机器人引入单片机课程，采用基于系统化项目的教学方法，将单片机的I/O端口资源、定时器和中断系统、键盘接口技术、A/D和D/A扩展等教学内容融入循序渐进的教学机器人制作和比赛项目中，使读者直接在项目应用和比赛过程中学习单片机技术，提升学习效率，最后通过归纳总结，获得整个机器人单片机应用系统设计的知识和技能。本书所有项目都使用C语言作为开发语言，这样可以使读者进一步强化C语言学习效果，同时在毕业时具备应用C语言和单片机完成机器人应用系统开发的能力。本书打破了传统的单片机教学方法和教学体系结构，解决了单片机课程抽象、难学和学习效果差的难题。本书可作为应用型本科、高职院校“单片机技术及应用”或“机器人制作与开发”相关课程的教材和教学参考书，也可作为工程训练和单片机、机器人课程设计的实践教材及相关专业课程的综合实践教材，同时可供广大希望从事嵌入式系统开发和单片机C语言程序设计的学生自学使用。
作者简介:
秦志强，东莞第六批领军人物入选者，全童科教有限公司董事长，中科乐活动中心创始人、中国教育机器人大赛创始人。秦志强主持编写和出版13本机器人教学方面教材，在电子工业出版社发行。秦志强是“无人机之父”香港科技大学李泽湘教授的弟子。2016年，李泽湘和秦志强在松山湖联合成立全童科教（东莞）有限公司，建立机器人STEAM研究院。
目录:
目   录

第1章  单片机最小系统及其搭建1

单片机最小系统1

搭建AT89S52单片机最小系统所需的元件清单1

任务1.1  AT89S52单片机最小系统的搭建2

时钟电路的搭建2

复位电路的搭建3

下载电路的搭建4

电源电路的搭建4

任务1.2  用搭建的最小系统控制两轮机器人运动5

编写单片机最小系统控制两轮机器人运动的程序6

扩展阅读8

单片机的内部结构8

AT89S52单片机的引脚功能9

工程素质和技能归纳11

科学精神的培养11

第2章  单片机并行I/O端口应用——机器人信息显示12

任务2.1  控制8个LED闪烁12

电路设计和搭建12

控制8个LED闪烁的源程序13

任务2.2  流水灯控制14

流水灯的源程序14

任务2.3  数码管显示15

LED数码管简介15

电路设计和搭建17

共阴数码管显示的源程序17

任务2.4  字符型液晶显示（LED）模块和广告机器人的制作18

字符型LCD1602模块简介19

电路设计和搭建20

LCD1602模块的源程序20

扩展阅读24

LCD1602模块的引脚功能24

教学板的制作25

工程素质和技能归纳25

科学精神的培养26

第3章  定时器和中断系统——机器人速度测量与控制27

任务3.1  简易数字编码器的安装和电机转速的测量27

简易数字编码器介绍27

简易数字编码器的测速原理28

简易数字编码器的安装28

用简易数字编码器进行电机转速的测量30

任务3.2  用PID控制算法控制小车速度34

PID控制算法简介34

PID控制算法的编程实现36

基于PID控制算法的速度控制36

任务3.3  简易里程计的设计43

简易里程计设计原理43

简易里程计的程序设计43

扩展阅读47

T0和T1的工作方式寄存器TMOD47

T0和T1的控制寄存器TCON48

T0和T1的计数寄存器TH0、TL0和TH1、TL148

T2的T2CON寄存器和T2MOD寄存器48

T2的T2CON寄存器49

T2的模式控制寄存器T2MOD49

捕获方式50

中断相关知识及中断寄存器介绍50

3个定时/计数器的初始化与中断函数52

工程素质和技能归纳53

科学精神的培养53

第4章  单片机计时与键盘接口技术——机器人计时54

任务4.1  用8位八段数码管制作简易秒表54

8位八段数码管和扩展学习板简介54

简易秒表的制作与程序设计59

任务4.2  裁判机器人的制作——测量选手的反应时间62

裁判机器人的制作要求62

测量选手反应时间的程序63

任务4.3  具有简单设置功能的计时机器人制作65

4×4矩阵键盘简介65

矩阵键盘电路和数码管电路66

矩阵键盘编码和扫描程序说明67

键盘接口程序的实现69

任务4.4  具有简单设置功能的时钟机器人制作75

时钟机器人的设计思路75

时钟机器人的程序实现76

工程素质和技能归纳81

科学精神的培养81

第5章  A/D、D/A转换接口与漫游机器人制作82

任务5.1  基于红外测距导航的漫游机器人的制作和编程82

SHARP红外传感器的测量原理83

A/D转换电路的设计与搭建83

机器人漫游程序84

程序说明86

拓展阅读88

任务5.2  红外测距云台导航机器人的制作89

角度舵机89

角度舵机的安装和电路连接90

云台导航机器人的完整程序90

程序说明93

任务5.3  D/A转换和机器人LED的亮度控制94

DAC0832的主要引脚功能94

LM324运算放大器95

电路的设计与搭接95

LED亮度控制程序96

工程素质和技能归纳97

科学精神的培养97

第6章  SPI与温湿度检测机器人的制作98

任务6.1  温湿度传感器与温湿度测量98

Sensirion温湿度传感器简介98

Sensirion温湿度传感器的通信接口100

读取和发送温湿度传感器数据的程序101

程序说明105

任务6.2  温湿度检测机器人的制作106

工程素质和技能归纳106

科学精神的培养106

第7章  综合比赛项目——“机器人高铁游中国”比赛107

任务7.1  采用RFID读卡器读取RFID卡号108

RFID读卡器介绍108

RFID读卡器的安装和电路连接110

RFID读卡器读取RFID标签信息程序111

任务7.2  利用语音芯片播报景点116

WT588D语音芯片介绍116

WT588D语音芯片功能概述116

WTW500-16语音模块的引脚说明116

语音芯片三线控制时序及驱动控制程序118

任务7.3  实现“机器人高铁游中国”比赛任务119

机器人相关传感器安装119

“机器人高铁游中国”程序设计121

工程素质和技能归纳137

科学精神的培养137

第8章  综合比赛项目——“机器人智能消防”比赛138

任务8.1  确定完成比赛所需的传感器和灭火装置139

任务8.2  确定超声波传感器连接端口和编写测距函数141

任务8.3  安装火焰传感器和灭火风扇，编写寻找火源和灭火程序143

任务8.4 “机器人智能消防”程序设计144

根据超声波测距信息编写导航程序144

完成灭火主程序的编写153

工程素质和技能归纳153

科学精神的培养153

附录154

教学机器人基础车体组装步骤154

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