机器人技术基础与应用实践——基于模块化的机器人创意设计与实现 课件 第3章 机器人控制系统的构建基础.pptx

机器人控制系统的构建基础半导体器件的应用分析但中断键盘模块及其应用43常用显示模块及应用65常用执行机构及应用目录CONTENT1控制系统的基本构成输入-输出（I/O）端口及其应用23.1控制系统的基本构成控制系统的基本构成简单的开环控制系统通常由输入设备、控制器、输出设备三部分组成。输入设备主要用来接收外部信息，控制器对信息进行处理并根据处理结果发出控制指令，输出设备即执行机构执行控制的指令闭环控制系统闭环控制系统是将输入量与反馈量比较后产生的偏差量送给控制器，再通过控制器产生指令控制输出设备，从而调节输出量。系统输出量返回到输入端，对控制过程产生影响。与开环控制相比，闭环控制系统精度高、动态性能好、抗干扰能力强，但结构比较复杂控制系统的基本构成控制系统各部分功能控制器，作为控制系统的核心单元，主要将输入端口读取的外部指令信息进行分析运算、处理、存储或通过输出端口向执行机构发送控制指令。输入设备，一类特殊功能的物理元件或化学元件，能感受或探测到外部环境信息或操作指令，将之转化为电信号或其它可以表示的信息。各种传感器、键盘、鼠标等输出设备，各种执行机构及驱动控制电路的总和，主要接收来自控制器输出端口的控制息命令，转化并执行相应的命令信息，产生能改变或调节系统工作状态的行为动作或操作。包括各类执行电机、电磁阀、继电器、蜂鸣器、指示灯、显示模块以及各种驱动电路等。检测装置，检测装置主要有传感器、数据采集以及反馈环构成。作用主要是检测输出量信息或环境信息等，并将测量值以特定形式的信号传送到输入端或控制器，以便对系统进行调节。电源系统，电源是机器人正常工作的动力保障，也是控制系统稳定可靠运行的关键。3.2输入-输出（I/O）端口及其应用输入-输出（I/O）端口及其应用I/0（英文Input/Output的缩写）端口即输入/输出端口。它是控制器与外设之间进行信息交换的通道。作为输入时，从外界接收检测信号、键盘信号等信息；作为输出时，向外界输送单片机内部电路的运算结果、显示信息、控制命令和驱动信号等。以ATmega328为内核的开源主控板ArduinoUNO、Basra等都具有独立位操作功能的双向通用I/O端口（D0～D19），当作为通用数字I/O端口使用时，每个引脚都具有真正的读取-修改-写入功能，并且可以通过程序单独定义成输入或输出口。使用时，用户可通过Arduino基础函数库提供的数字I/O的配置函数来进行设定。数字I/O端口及其应用数字I/O端口及其应用【实践项目】按键控制LED闪烁。

【实践材料】Arduino主控板1块，红黄绿LED各1、220?限流电阻3个、10k?电阻1个、按键1个、面包板1块，以及面包板导线若干；

【实践要求】按住按键，LED闪烁；松开按键，LED熄灭。LED及其电路连接方法LED的工作原理LED一般指发光二极管，是一种可以将电能转化为可见光的半导体器件，常用于信号指示灯、显示等具有单向导电性。当LED加上正向电压（阳极接电源正极），且正向电压大于二极管的通态管压降时，电流将从LED阳极流入，阴极流出，LED导通点亮；否则，二极管熄灭。LED的长管脚为阳极A，短管脚为阴极K。LED的亮度与流过二极管的正向电流有关。电流太小，二极管不亮，电流太大，将导致二极管因过流烧坏。使用时：通常串联一个限流电阻R以控制流过二极管的电流大小数字I/O端口及其应用LED与Arduino电路连接在控制系统中,LED通常是作为输出元件连接在数字脚上，根据I/O端口上电流的流向不同，LED有拉电流和灌电流两种接线方式。灌电流接线方法拉电流接线方法电流从I/O端口流出，经限流电阻、LED，再流回到控制板上的电源负极GND，这种接线方式称为拉电流接线方法，也称为控阳极接法电流从电源流出，然后经LED阳极、限流电阻、流入到I/O端口，这种接线方式称为灌电流接线方法，也称成为控共阴极接法。数字I/O端口及其应用电阻电阻通常分为贴片式和直插式色环电阻读数四环电阻-前2环有效数字，第3环幂次方，第4环误差。五环电阻-前3环有效数字，第4环幂次方，第5环误差。六环电阻，第6环是温度环数字I/O端口及其应用电路连接与面包板元件区竖连横不连，电源区横连竖不连分立元件需整型后再插入面包板，连接时注意不要短路、断路数字I/O端口及其应用按键及其电路连接方法按键开关及其工作原理轻触式按键开关是一种电子开关，属于电子器件类，依靠内部金属弹片受力变化来实现通断。自然状态开关是断开的，此时同侧两个引脚相通。当按钮按下时，开关闭合四个引脚全部接通；松开按钮，开关立即断开，恢复到自然状态数字I/O端口及其应用u下拉电阻接法u上拉电阻接法u内置上拉电阻接法按键常用接线方式开关断开时，I/O端口通过电阻R1接地，输入引脚电平为