Robotika
Tematický plán kroužku
pro rok 2009/2010
-
17.9. 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:
-
24.9. 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 (anglicky)
-
1.10. Dvojková soustava
- proč dvojková soustava
- sčítání a odčítání ve dvojkové soustavě
- převody z a do desítkové soustavy
-
8.10. 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
-
15.10. 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
- pájení desky μLED
-
22.10. Aritmetické instrukce
- aritmetické instrukce asembleru 8051: ADD, ADDC, SUBB, INC, DEC, MUL, DIV
- pájení desky μLED
-
29.10. Podzimní prázdniny
-
5.11. Logické operace
- matematické logické operace
- - negace
- - logický součin AND
- - logický součet OR
- - implikace
- - ekvivalence
- - nonekvivalence XOR
- pájení desky μLED
-
12.11. Logické instrukce
- logické instrukce asembleru 8051: ANL, ORL, XRL, CLR, CLP
- pájení desky μLED
-
19.11. Instrukce rotací
- instrukce rotací: RR, RL, RRC, RLC, SWAP
- pájení desky μLED
-
26.11. Instrukce skoku a podprogramy
- instrukce skoku JMP
- podprogramy jako často opakované úseky kódu
- realizace podprogramů v asembleru pomocí instrukcí CALL a RET
-
3.12. Podmíněné skoky
- instrukce podmíněných skoků asembleru 8051: JC, JNC, JB, JNB, JBC, JZ, JNZ, CJNZ, CJNE
-
10.12. Cykly
- implementace cyklu pomocí instrukce DJNZ
-
17.12. Vánoční program
- volná zábava, hry
-
7.1. Zásobník
- struktura zásobníku
- mapování zásobníku do paměti
- instrukce pro práci se zásobníkem: PUSH, POP
- přetečení zásobníku
-
14.1. Mikroprocesorová deska μLED
- mikroprocesorová deska μLED pro řízení barvy a jasu tříbarevné RGB diody
- osazování a oživování desky probíhalo průběžně od začátku školního roku, vždy v druhé polovině hodiny po dokončení výkladové části
- návrh desky plošných spojů a schématu byl proveden v CAD systému Eagle
- výběr součástek ze součástkové základny distributorů v Plzni, seznam součástek
- jádrem zapojení je mikročip AT89C4051
- schéma zapojení - jako obrázek a
v Eagle
- plošný spoj desky jako obrázek a
v Eagle
- pro návrh schématu v Eaglu bylo nutné dodefinovat několik specifických součástek.
Pro ten účel jsme vytvořili knihovnu SMTLib
-
21.1. Pulsně šířková modulace
- princip pulsně-šířkové (PWM) modulace
- její použití pro řízení jasu RGB diody na desce μLED
-
28.1. Řízení jasu jedné barevné složky RGB diody
- implementace algoritmu pro realizaci PWM výstupu na jednom pinu mikročipu AT89C4051
-
4.2. Jarní prázdniny
-
11.2.
- suplování, volný program
-
18.2. - 25.2. Řízení jasu všech 3 složek barevné RGB diody
- individuální práce na programu pro řízení jasu všech 3 složek barevné RGB diody pomocí PWM modulace a tím její barvy
-
4.3. Vývojový kit STM8S Discovery
- levný vývojový kit v ceně cca 150,- Kč obsahující testovací destičku s čipem STM8S a programátor
- informace o kitu na www stránkách výrobce
- k zakoupení u distributorů (např. Farnell)
-
11.3. STM8S Discovery
- sada vývojových prostředků:
- vývojové prostředí ST Visual Develop
- překladač Cosmic C
- programátor ST Visual Programmer
-
18.3. Konfigurace projektu pro STM8S
- tvorba prázdného projektu pro STM8S platformu v prostředí ST Visual Develop, analogie s prostředím Keil
-
25.3. STM8S - práce s periferiemi
- seznámení se s demo projektem poskytovaným výrobcem jako příklad
- analýza demo projektu, jeho drobné modifikace a přeložení "vlastními silami"
-
1.4. Velikonoce
-
8.4. Vývojový kit Texas Instruments CC1111
- seznámení s obsahem "kufříku"
- vývojová deska, testovací moduly pro 433 a 868 MHz, USB modul
-
15.4. Programování testovacího modulu CC1111
- konfigurace projektu v prostředí Keil uVision
- tvorba HEX souboru
- zápis HEX souboru do flash paměti mikročipu
-
22.4. Vstupy a výstupy čipu CC1111
- konfigurace vstupů a výstupů - obecné vstupy a výstupy, speciální funkce, analogové vstupy
-
29.4. AD převodník čipu CC1111
- koncepce práce s AD převodníkem, registry převodníku
- příklad získání analogových dat v polling režimu
-
6.5. Sériové rozhraní čipu CC1111
- SFR pro práci s UART obvodem
- nastavení přenosové rychlosti a parametrů sériové linky
- vysílání a příjem znaků v polling režimu
-
13.5. Přerušovací systém čipu CC1111
- jak pracuje přerušovací (interrupt) systém mikročipu
- tabulka vektorů přerušení (interrupt vector table)
- přerušení generovaná čipem CC1111
-
20.5. Sériové rozhraní čipu CC1111
- princip práce s UART obvodem za pomoci přerušení
-
27.5. DMA řadič čipu CC1111
- co je to DMA (Direct Memory Access)
- konfigurace DMA přenosu
-
3.6. Radiový modul čipu CC1111
- princip práce, digitální přenos dat, struktura paketu
- použití SmartRF Studia pro nastavení parametrů radio transceiveru
-
10.6. Radiový modul čipu CC1111
- první pokusy o radiovou komunikaci
-
17.6.
- závěrečná hodina: volná zábava, dotazy, hry
Vedoucí kroužku: Roman Čečil
E-mail:
RCecil@seznam.cz
