單片機(jī)創(chuàng)新開發(fā)與機(jī)器人制作

　　本書介紹了機(jī)器人無所不能的本領(lǐng)。詳細(xì)介紹了ATMEL公司AVR單片機(jī)的特點(diǎn)及其開發(fā)應(yīng)用工具；機(jī)器人控制核心部件為什么選用AVR單片機(jī)；單片機(jī)控制程序編程下載的方法；單片機(jī)創(chuàng)新開發(fā)的方法；有關(guān)機(jī)器人的基本知識(shí)，包括輪式機(jī)器人、仿生機(jī)器人、虛擬機(jī)器人、機(jī)器人的語音識(shí)別與語音控制的創(chuàng)新制作等。教你如何對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)編程，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試控制。本書介紹的SLDIY系列積木化AVR單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，適用于“簡易機(jī)器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)，解決了“簡易機(jī)器人制作”教學(xué)的6大平臺(tái)。SLDIY系列實(shí)驗(yàn)板的軟件、硬件，普遍適用于小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)單片機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)，簡單易學(xué)，且成本低，應(yīng)用廣泛。基于此，本書重點(diǎn)介紹如何利用SLDIY系列實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行機(jī)器人制作和創(chuàng)新開發(fā)，以期為青少年參加機(jī)器人創(chuàng)新大賽以及參與機(jī)器人課程教學(xué)提供有力的工具。本書是一本實(shí)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的機(jī)器人開發(fā)應(yīng)用指導(dǎo)教材。它服務(wù)于全國機(jī)器人創(chuàng)新大賽，服務(wù)于“簡易機(jī)器人制作”課程，是指導(dǎo)老師的實(shí)用參考書，亦可作為單片機(jī)、機(jī)器人的培訓(xùn)教材。并附含有機(jī)器人圖片、錄像、單片機(jī)相關(guān)工作軟件及單片機(jī)及機(jī)器人應(yīng)用源程序等內(nèi)容的光盤，作為本書的補(bǔ)充。本書前言前言隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人（包含實(shí)體智能機(jī)器人和虛擬智能機(jī)器人）這一信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域也得到了飛速地發(fā)展。有專家預(yù)言，從信息產(chǎn)業(yè)的角度看，21世紀(jì)的第一個(gè)10年將是智能機(jī)器人的時(shí)代。開展智能機(jī)器人教育的必要性教育的超前發(fā)展是為以后的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展打基礎(chǔ)。為了使現(xiàn)在的學(xué)生能夠適應(yīng)未來信息時(shí)代的要求，在信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的內(nèi)容中及時(shí)地增加有關(guān)智能機(jī)器人知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容是有必要的。隨著智能機(jī)器人市場(chǎng)的逐步形成，為青少年專門開發(fā)的智能機(jī)器人平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，這為中小學(xué)開展智能機(jī)器人的教學(xué)創(chuàng)造了物質(zhì)條件。智能機(jī)器人教育的意義智能機(jī)器人的教學(xué)和科技活動(dòng)中能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，這有助于探索我國教育改革的新途徑，其意義不言而喻：有利于培養(yǎng)創(chuàng)造型人才，提高國民素質(zhì)，全面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力教育目標(biāo)；有利于全面貫徹黨的教育方針，全面實(shí)施并推進(jìn)素質(zhì)教育；有利于迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，全面實(shí)施科教興國的戰(zhàn)略；有利于挖掘青少年的創(chuàng)造潛能，促進(jìn)青少年素質(zhì)的全面發(fā)展。智能機(jī)器人的技術(shù)教育價(jià)值①技術(shù)的綜合性。智能機(jī)器人集成了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子、材料、能源、計(jì)算機(jī)硬件和軟件、人工智能、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等眾多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)知識(shí)，可以說，目前沒有一種技術(shù)平臺(tái)比智能機(jī)器人的綜合性更強(qiáng)。②技術(shù)的先進(jìn)性。智能機(jī)器人是前沿技術(shù)之一，集成了許多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。③技術(shù)的自我更新性。智能機(jī)器人發(fā)展的終極目標(biāo)是類人機(jī)器人，這需要人類幾十年的努力。在此發(fā)展過程中，智能機(jī)器人能自主吸收眾多技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)展，具有良好的技術(shù)自我更新性，從而在本質(zhì)上保證了智能機(jī)器人作為技術(shù)教育平臺(tái)，能持續(xù)走在時(shí)代的前列。④自主體驗(yàn)性。智能機(jī)器人項(xiàng)目非常便于設(shè)計(jì)各種項(xiàng)目或比賽，學(xué)生在實(shí)施智能機(jī)器人項(xiàng)目的自主體驗(yàn)過程中，能夠培養(yǎng)動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、綜合能力、協(xié)作能力和進(jìn)取精神等。⑤興趣激發(fā)性。智能機(jī)器人項(xiàng)目或比賽富有挑戰(zhàn)性，趣味盎然，能有效激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣。其中第④、⑤兩項(xiàng)特性和新的自主體驗(yàn)教育模式相吻合。其實(shí)，智能機(jī)器人作為新的技術(shù)教育裝備，本質(zhì)上支持自主體驗(yàn)教育模式。也只有采用自主體驗(yàn)教育模式，教育智能機(jī)器人才能體現(xiàn)真實(shí)的教育價(jià)值。智能機(jī)器人與高中技術(shù)教育的契合教育部頒布了“高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)”的內(nèi)容模塊，其中，“信息技術(shù)基礎(chǔ)”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“人工智能初步”、“技術(shù)與設(shè)計(jì)”、“電子控制技術(shù)”、“簡易機(jī)器人制作”6個(gè)模塊的知識(shí)與實(shí)體智能機(jī)器人的知識(shí)約有50％的吻合度，這得益于智能機(jī)器人的技術(shù)綜合性?！八惴ㄅc程序設(shè)計(jì)”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“多媒體應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”、“服裝及其設(shè)計(jì)”、“建筑與其設(shè)計(jì)”6個(gè)模塊的知識(shí)與虛擬智能機(jī)器人的知識(shí)又約有50％的吻合度，這得益于虛擬智能機(jī)器人的技術(shù)綜合性。虛擬智能機(jī)器人與實(shí)體智能機(jī)器人結(jié)合互動(dòng)、聯(lián)動(dòng)，把12個(gè)模塊的知識(shí)與智能機(jī)器人的知識(shí)融合，有約90％以上的吻合度，這得益于智能機(jī)器人的技術(shù)綜合性。如果再加上機(jī)器人語音識(shí)別技術(shù)、人機(jī)對(duì)話及語音控制等技術(shù)，智能機(jī)器人包含的科技知識(shí)面就更廣泛了。根據(jù)以上分析，教育智能機(jī)器人作為技術(shù)教育的全新裝備，在中國即將全面展開的基礎(chǔ)教育改革中將扮演極為重要的角色。“簡易機(jī)器人制作”課程的內(nèi)容和要求“簡易機(jī)器人制作”課程是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，它將機(jī)械傳動(dòng)與單片機(jī)的應(yīng)用有機(jī)組合，主要內(nèi)容有單片機(jī)與控制程序、單片機(jī)與控制電路和單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械，如圖01所示。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí)，能設(shè)計(jì)和制作由單片機(jī)及傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡易自動(dòng)控制機(jī)器或簡單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。教學(xué)中要重視使用計(jì)算機(jī)技術(shù)提供的學(xué)習(xí)平臺(tái)，突出簡易機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用，合理選擇價(jià)格低廉、可多次編程的單片機(jī)型號(hào)和通俗易懂的單片機(jī)編程語言。同時(shí)要注意應(yīng)用實(shí)例的典型性，著重系統(tǒng)和技術(shù)試驗(yàn)等技術(shù)思想方法在設(shè)計(jì)過程中的具體運(yùn)用，力求達(dá)到舉一反三的效果。簡易機(jī)器人制作模塊本書的編寫目的SLDIY系列積木化AVR單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)板，可以像積木一樣組合，僅用一條ISP下載線就可學(xué)習(xí)開發(fā)AVR系列單片機(jī)。SLDIY系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)板硬件普遍適用于小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)單片機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)，簡單易學(xué)，且成本低，應(yīng)用廣泛。因此，本書重點(diǎn)介紹如何利用SLDIY系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行單片機(jī)學(xué)習(xí)及創(chuàng)新開發(fā)和機(jī)器人制作，以期為青少年參加機(jī)器人創(chuàng)新大賽以及參與機(jī)器人課程教學(xué)提供有力的工具。服務(wù)于全國機(jī)器人創(chuàng)新大賽鄧小平同志說過，教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來。創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，高科技教育必須從青少年抓起。改革開放以來，我國十分重視青少年的高科技教育和創(chuàng)新活動(dòng)，在全國開展了機(jī)器人創(chuàng)新大賽：每年4月，由教育部關(guān)心下一代工作委員會(huì)、中國關(guān)心下一代委員會(huì)辦公室、中國少年先鋒隊(duì)全國工作委員會(huì)辦公室、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)青少年工作部、中國發(fā)明協(xié)會(huì)辦公室等單位主辦的全國性“中小學(xué)生信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)”，競(jìng)賽項(xiàng)目共有8個(gè)大類，15個(gè)分類，其中智能機(jī)器人與發(fā)明創(chuàng)新占了重要地位。

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