17版电教足球机器人使用手册.docx
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17版电教足球机器人使用手册
竞赛机器人使用手册
17版电教足球机器人
使用手册
上海彼林电子科技有限公司
2017-03
竞赛机器人使用手册
17版电教足球机器人
第一部分硬件原理与功能
1.1足球机器人整体介绍..........................................................2
1.2控制板介绍..................................................................3
1.3各个传感器介绍..............................................................6
1.4电机/轮胎介绍..............................................................12
1.5电池介绍...................................................................14
1.6充电器介绍.................................................................15
第二部分软件功能介绍与使用方法
2.1BRD软件介绍...............................................................16
2.2软件安装/注意事项..........................................................17
2.3操作方法...................................................................18
2.4程序编程下载...............................................................20
第三部分硬件性能测试及项目编程
3.1触摸屏操作说明.............................................................21
3.2硬件性能测试...............................................................24
3.3项目一“正方形”...........................................................27
3.4项目二“前进到离墙20cm停”.................................................29
3.5项目三“前进到离墙20cm太近后退”..........................................31
3.6项目四“追光”..............................................................33
3.7项目五“追光离球近时撞下球停”...............................................35
第四部分硬件拆装
4.1连接端口查询表.............................................................37
第五部分实战训练
5.1传感器数据采样/分析/修改...................................................38
5.2机器人操作方法/注意事项....................................................39
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17版电教足球机器人
第一部分硬件原理与功能
1.1足球机器人整体介绍
8
6
7
1
5
3
10
2
4
9
序号
1
端口
功能说明
竞赛专用电机
III_S6_K1
机器人重要的驱动装置，通过电机转动带动轮子的滚动，实
现机器人的移动，既可以前进后退，又可以左转右转。
2
3
竞赛专用轮胎_50型
锂电池_2S_3.3
耐磨材料制成，抓地力强。
机器人的能源，给机器人供电。
红外复眼传感器
_14L_V02
4
5
6
7
用于检测红外调制球的传感器。
机器人核心部分，它通过连接各种传感器获得各种信息，进
行分析处理，发出指令以控制机器人的各种运动行为。
机器人控制板_X510Z
红外测距传感器_80型
远红外接收传感器
机器人测量物体距离远近的专业传感器，检测距离为
5-80cm，检测精度为±1cm。
用于检测球是否进入机器人的控球装置内。
8
9
数字指南针Ⅱ
弹射装置
用于判断机器人的运动方向，返回值0-359。
通过电磁铁弹射。
10
盘球装置
通过电机反转，将球吸附于控球口内。
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1.2控制板介绍
机器人控制板_X510Z的核心控制系统我们采用了STM32F4系列32位微芯片STM32F407ZGT6。
STM32系列32位微控制器特性：
◆基于ARM＠CortexTM-M4内核、哈怫总线结构
◆DMA控制器、单周期乘法指令、硬件除法指令
◆168MHZ主频运行的CPU
◆192K字节的SRAM，1M字节的FLASH
◆15个通讯接口，2个16通道12位模数转换器，2.44M采样率
◆高速通讯口：
USB、USATR、CAN、SPI、I2C
◆带唤醒功能的低功耗模式、内部RC震荡器、内置复位电路
◆在待机模式下，典型的耗电值仅为2uA，非常适合电池供电的应用
◆5.0V工作电压（5VI/O电压容限）
X510Z控制板端口介绍
X510Z控制板上包含10路高速模拟输入口，4路数字输入输出口，2路辅助电机驱动口，2路
电机接口，1路通用串行接口，1路指南针专用口,1路电源口等，具体参考如下：
7
14
12
13
11
2
10
9
4
5
1
3
KM
M3
8
M1
6
6
M2
序号
1
端口
功能说明
模拟输入口
（ADC1-6）
模拟输入口
用于接各种传感器，返回值是0-1023
用于接各种传感器，返回值是0-1023；在使用中，
一般用于连接红外复眼传感器
2
3
4
（ADC7-10）
可以连接各种数字传感器，如红外测障传感器、微动
开关等，返回数值为0或1；也可以连接各种输出设
备，如发光设备；还可以连接伺服电机
数字输入输出口
（I/O1-4）
串口2
用于连接数字指南针传感器，返回数值为0-359
（USART2）
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串口3
用于连接外设，比如：
摄像头、蓝牙手柄、蓝牙无线
通信、蓝牙APP等
5
6
7
8
（USART3）
电机口
可以控制2路电机的正转、反转与停止
用于控制电磁铁弹出
弹射电机口（KM）
盘球电机口（M3）
用于控制1路电机转动
显示屏插槽
（LCD）
9
用于安装触摸屏
电源输入口
PWR
10
输入电压范围为6-20v，连接电源时注意正负极
11
12
电源开关
用于连接电源
运行程序
运行按钮
（RUN）
复位按钮
（RST）
13
14
停止程序
蜂鸣器
机器人的发音装置
（SPK）
15
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下载口
用于机器人与计算机通讯、下载程序等
开机指示灯
足球机器人开机界面介绍
Prg变量值
电池当前电压值
程序列表
当前程序
设置
电机驱动原理
该控制器可控制2路电机变速以及变向运转，该电机驱动卡提供单路20A持续电流，45A峰值
电流的驱动能力，允许扩展的最大电压值为25V。
电机驱动采用脉宽调制方式（即PWM，PulseWidthModulation）来调整电机的转速和转向。
脉宽调制是通过改变发出的脉冲宽度来调节输入到电机的平均电压，也就是机器人提供给电机的信
号是方波，通过不同方波的平均电压不同来改变电机转速。
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脉宽调制
相关参数表
电机
接口（主板上有标识）
M1口
控制函数
方向
备注
motor（1,intval）
val电机输出功率
右电机
左电机
motor（2,intval）
val电机输出功率
M2口
KM口
测试时若电机方
向不对，可采用
跳线的方式来纠
正。
relay（intval）
正值前进
弹射
盘球
val控制信号（1打开，负值后退
0关闭）
emotor（intval）
val控制信号（1打开，
0关闭）
M3口
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1.3各个传感器介绍
一、红外测距传感器_80型
红外测距传感器是机器人测量物体距离远近的专业传感器，检测距离为5-80cm，检测精度为
±1cm。
例如在足球比赛中，判断机器人离墙壁的远近。
工作原理
红外测距传感器通过测量红外发射和反射红外光之间的相位差来测量物体的距离。
红外测距
传感器把相位差的变化转化为输出电压的变化，输出电压可以通过信号线接到控制器的A/D转换口
上。
在使用中，红外测距传感器通过电压的变化来反映测量距离的变化，它可以连续的读出距离，
被测物体带色并不影响其测距功能，并且不需要多余的外接电路，操作简单。
下面是红外测距传感器引脚说明：
Ｓ：
信号线
＋：
正极（5V）
－：
负极
硬件连接
红外测距传感器按左、前、右、后的顺序依次接于足球机器人控制器上的ADC1-4口
前
传感器
左测距
前测距
右测距
后测距
接口
ADC1
ADC2
ADC3
ADC4
左
右
后
软件编程
在软件编程中，控制函数为：
getadc（intadc）：
读取插在模拟输入口上传感器的数值，adc为模拟输入口端口号（1-4），
函数返回值为0-1023。
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二、远红外接收传感器
远红外接收传感器主要用于检测红外光强弱的传感器，它可以用于检测和追踪红外发射源（如：
蜡烛火焰光、发光足球、红外足球、太阳光）等，譬如在足球比赛中用于判断足球是否进入控球装
置等。
该传感器可适用于各个系列机器人。
工作原理
远红外接收传感器将外界红外光变化转化为电阻变化的传感器，通过A/D转换器在机器人中
反映为0~1023范围内的数值。
当外界光线越强，数值越大；当外界光线越弱，数值越小。
每个远
红外接收传感器的探测角度为60°，在使用中，越靠近中心角度灵敏度越高。
远红外接收传感器工作温度为-25℃~85℃,超过以上温度范围，远红外接收传感器可能会出现工
作失常甚至损坏，所以在使用过程中应注意接收探头离热源的距离不能太近，以免造成损坏。
下面是远红外接收传感器的电路图：
硬件连接
远红外接收传感器连接到足球机器人主板模拟输入口的ADC5端口。
软件编程
在软件编程中，控制函数为：
getadc（intadc）：
读取插在模拟输入口上传感器的数值，adc为模拟输入口端口号5，函数返
回值为0-1023。
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