摘要：本文通過(guò)運(yùn)用ATmega16單片機(jī)調(diào)制PWM信號(hào)輸出對(duì)舵機(jī)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種自主通訊控制的舞蹈小狗型機(jī)器人，機(jī)器人可以模仿小狗的一些可愛(ài)、優(yōu)美的動(dòng)作。本系統(tǒng)涉及到3D模型繪制及動(dòng)力學(xué)仿真、單片機(jī)、電路理論、自動(dòng)控制、電機(jī)原理與拖動(dòng)、接口技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電子工藝等多方面內(nèi)容?！　?b>關(guān)鍵字：ATmega16單片機(jī) SR-403P舵機(jī) MAX232一、設(shè)計(jì)思路和標(biāo)準(zhǔn)　　該舞蹈機(jī)器人以ATmega16單片機(jī)為核心控制器，本體由25個(gè)舵機(jī)組成，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面模仿小狗身體設(shè)計(jì)制作出適合機(jī)器狗的身體結(jié)構(gòu)組成，優(yōu)化組合各個(gè)連接部件如舵機(jī)，卡口等，使機(jī)器狗能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)一些預(yù)編的復(fù)雜而優(yōu)美的動(dòng)作。二、系統(tǒng)構(gòu)成及原理　　本系統(tǒng)硬件主要有串口調(diào)試電路連接、舵機(jī)控制電路板的焊接等，軟件主要完成機(jī)器狗舞蹈程序編輯調(diào)試與下載等功能[1]。通過(guò)ATmega16單片機(jī)控制輸出PWM信號(hào)來(lái)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器狗可愛(ài)形象的展示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三、主要硬件電路1、串口調(diào)試電路　　該電路的主要控制器件為MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232MJE，其硬件接口簡(jiǎn)單，是TTL--RS232電平轉(zhuǎn)換的典型芯片，如圖2所示。片內(nèi)包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，集成有一個(gè)電源電壓變換器，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平，每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平，可把輸入的+5V電源電壓變換為RS-232C輸出電平所需的±10V電壓。實(shí)際應(yīng)用中由于MAX232對(duì)電源噪聲敏感，因此在VCC與GND之間必須加一個(gè)去耦電容，并注意電路板上各個(gè)電容接法，應(yīng)靠近MAX232芯片，提高串行接口的抗干擾能力與數(shù)據(jù)傳輸能力。
圖2 MAX232串口調(diào)試電路原理圖2、舵機(jī)控制電路　　舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器,在機(jī)器人系統(tǒng)中可提供和保持精確的角度控制[2]，其工作原理是：控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。　　基于AVR單片機(jī)的舵機(jī)控制具有精度高、連接簡(jiǎn)單、系統(tǒng)可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。用ATmega16單片機(jī)作為SR-403P舵機(jī)的控制單元，使PWM信號(hào)的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的變化，從而提高舵機(jī)的轉(zhuǎn)角精度?？刂瓢逶韴D如圖3所示：
圖3 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖四、軟件設(shè)計(jì)　　本系統(tǒng)的軟件用C語(yǔ)言編寫，主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調(diào)用等功能。主程序、動(dòng)作子程序如圖4、圖5所示。
　　圖4 主程序流程圖 圖5 動(dòng)作子程序流程圖結(jié)束語(yǔ) 　　實(shí)踐證明，本文所設(shè)計(jì)的舞蹈機(jī)器狗運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)作優(yōu)美、能夠很好的完成一些高難度舞蹈動(dòng)作如滑步、招手、漂移等。通過(guò)改進(jìn)以往機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)合專用調(diào)試軟件即可達(dá)到機(jī)器狗翩翩起舞的預(yù)期目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1] 劉廣瑞.機(jī)器人創(chuàng)新制作[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2007. 　[2] 陳繼榮.智能電子創(chuàng)新制作—機(jī)器人制作入門[M]. 北京:科學(xué)出版社,2007.