Robotika
Tematický plán kroužku
pro rok 2008/2009
-
25.9. Úvod
- seznámení s bezpečností práce
- co je robot:
- - samostatně a pokud možno inteligentně pracující zařízení
- - nemusí to být jen člověku podobné pohybující se zařízení. Též např. robotické ruce, manipulátory, nebo se dokonce nemusí hýbat vůbec
- - vstupní senzory, (centrální) procesorová jednotka, výstupy a akční členy, zpětná vazba
- robotika - co potřebujeme znát:
- - fyziku: principy měřících čidel, převodníků
- - elektrotechniku: zapojení čidel, senzorů a dalších obvodů
- - hardware: přehled o mikročipech, jejich možnosti a omezení
- - programování: naprogramovat procesor robota
- - umělou inteligenci: modely prostředí, rozpoznávání a rozhodování
- - mechaniku: vlastnosti akčních členů, vhodnost motorů, relátek apod. pro danou činnost
- - kybernetiku: modely roboticky zpracovávaného procesu, způsoby jeho řízení
- co známe - představení žáků a zjištění co kdo umí
- odkazy:
-
2.10. Mikročip
- mikročipy a jejich architekturty (CISC, RISC)
- výrobci mikročipů (MCU):
Atmel,
Texas Instruments,
MicroChip,
...
- obvyklé piny (vývody) MCU
- zapojení MCU do obvodu: napájení, oscilátor, vstupy/výstupy, paměť, periferie
- vnitřní architektura mikročipu 8051: aritmeticko-logická jednotka, vnitřní sběrnice, registry, vstupy a výstupy
- kompletní popis architektury a instrukcí mikročipů rodiny 8051
-
9.10. Dvojková soustava
- proč dvojková soustava
- sčítání a odčítání ve dvojkové soustavě
- převody z a do desítkové soustavy
-
16.10. Registry procesoru 8051
- registry MCU 8051:
- - obecné registry Rn
- - speciální registry A, B
- - stavové slovo PSW (Program Status Word)
- registrové banky
- způsob vykonávání programu, zásobník
-
23.10. Adresní módy
- adresní módy MCU 8051
- - konstanta: operandem je číselná konstanta
- - registr: operandem je obsah registru
- - přímé adresování: operand specifikuje adresu v paměti
- - nepřímé adresování: obsah registru specifikuje adresu v paměti
- - indexované adresování: (DPTR+A) specifikuje adresu v paměti
- seznámení se stavebnicí NXT LEGO Mindstorms
- odkazy:
-
30.10. Aritmetické instrukce
- aritmetické instrukce asembleru 8051: ADD, ADDC, SUBB, INC, DEC, MUL, DIV
-
6.11. Logické operace
- matematické logické operace
- - negace
- - logický součin AND
- - logický součet OR
- - implikace
- - ekvivalence
- - nonekvivalence XOR
-
13.11. Logické instrukce
- logické instrukce asembleru 8051: ANL, ORL, XRL, CLR, CLP
- instrukce rotací: RR, RL, RRC, RLC, SWAP
-
20.11. - 4.12. Robotická stavebnice LEGO MindStorms
- prozkoumání možností, dílů, servomotorů a čidel nově zakoupené stavebnice LEGO MindStorms
- ve všech následujících hodinách, paralelně s výkladem (a později návrhem a realizací mikročipové desky μLED) probíhá stavba a programování robotů ze stavebnice LEGO MindStorms
- stavbě z LEGA je věnována vždy část hodiny, upravená vzhledem k délce výkladové části a zájmu žáků
- během roku postupně stavíme tyto roboty: Ball Hunter, robotické klepeto, pásové vozidlo a pásové vozidlo vybavené klepetem
-
11.12. Instrukce přenosu dat, práce se zásobníkem
- asembler MCU 8051: instrukce přenosu dat (MOV, XCH, XCHD) a jejich adresní módy
- asembler MCU 8051: instrukce práce se zásobníkem (PUSH, POP)
- stavba z LEGA - pásové vozidlo
-
18.12. "Vánoční" program
- stavba z LEGA, hry
-
8.1. Instrukce skoku
- asembler MCU 8051: instrukce skoku JMP a vyvolání podprogramu CALL, RET
- stavba z LEGA - modul klepet
-
15.1. Podmíněný skok
- asembler MCU 8051: instrukce větvení JC, JZ, JNC, JNZ
-
22. - 29.1. Cyklus
- asembler MCU 8051: relaizace cyklu pomocí instrukce DJNZ
-
5.2. - 5.3. Mikroprocesorová deska μLED
- mikroprocesorová deska μLED pro řízení barvy a jasu tříbarevné RGB diody
- návrh desky plošných spojů a schématu byl proveden v CAD systému Eagle
- výběr součástek ze součástkové základny distributorů v Plzni, seznam součástek
- jádrem desky je mikročip AT89C4051
- schéma zapojení - jako obrázek a
v Eagle
- pro návrh schématu v Eaglu bylo nutné dodefinovat několik specifických součástek.
Pro ten účel jsme vytvořili knihovnu SMTLib
- stavba z LEGA: podvozek pásového vozidla s klepetem
-
12.3.
- μLED: návrh desky plošných spojů (rozmístění součástek)
- deska s rozmístěnými součástkami - jako obrázek a
v Eagle
-
19.3. - 2.4.
- μLED: návrh desky plošných spojů (routing)
- finální verze desky jako obrázek a
v Eagle
- stavba z LEGA: kompletace pásového vozidla s klepetem
-
9.4. - 23.4.
- μLED: osazení a oživení desky plošných spojů
-
30.4. Programování mikročipu 89C4051
- pro vývoj programů používáme profesionální vývojové prostředí Keil μVision
- jeho evaluation verzi je možné po registraci
zdarma stáhnout a používat
- μLED: ukázkový program obsluhy vstupů (tlačítka) a výstupů (LED dioda) mikročipu
-
7. - 14.5.
- princip PWM (pulsně šířková modulace)
- μLED: program pro řízení jasu jedné LED diody PWM metodou pomocí tlačítek
-
21.5. - 4.6.
- μLED: program pro komplexní řízení jasu všech barevných složek RGB diody
-
11.6.
- oživení μLED desek všech žáků, zavedení programu pro komplexní řízení jasu do mikročipů
Vedoucí kroužku: Roman Čečil
E-mail:
RCecil@seznam.cz
