崑 山 科 技 大 學

電子工程系四技部

專 題 研 究 報 告

娛 樂 型 智 慧 機 器 狗

學生： 許振泰

指導教授： 杜勇進 老師

中 華 民 國 九 十 九 年 五 月

月

電崑

子山

系科

四技

技大

部學

娛

樂

型

智

慧

機

器

狗

許

振

泰

撰

九

十

九

年

五

II

I

摘要

許振泰* 杜勇進**

崑山科技大學

電子工程系

本作品以凌陽微控制器 SPCE061A 為核心，並搭配 RF 無線

傳輸模組，設計出具有互動式娛樂機器狗。本作品有兩大重點

為：互動模式及才藝模式。藉由凌陽晶片語音功能，利用語音辨

認技術，下達指令透過 RF 無線傳輸方式，，讓機器狗擁有坐下、

向左、向右、走開、過來、表演、握手、換手、舞蹈、熱身、表

演、裝死、起立、喜、怒、哀、樂隨處走等 10 多種動作，達到

有娛樂功能的效果，除了基本動作外，機器狗兒還會基礎加減乘

除的特殊才藝，像在現今多元化學習設備下，除了網路多套學習

模式下，不如利用玩耍之餘再結合學習模式，提供孩童與機器狗

之間互動的算數學習功能，為主要兩大特點，且本身機器狗會自

由行走以及做出狗狗所發出之聲音對於孩童有一定的吸引力。

II

目錄 摘要...........................................................................................................................i

目錄.................................................................................... 錯誤! 尚未定義書籤。

圖目錄.............................................................................. 錯誤! 尚未定義書籤。v

表目錄.....................................................................................................................V

第一章 緒論………………………………………………………………………1

1-1研究動機 ……………………………………………………………………1

1-2研究目的 ……………………………………………………………………1 第二章 相關研究…………………………………………………………………3

2-1 AI-MOTOR 1001………………………………………………………………3

2-1.1 AI 馬達主要控制指令 …………………………………………… 5

2-1.2 AI 馬達型號比較及特色…………………………………………… 7

2-1.3 AI 馬達 701 及 1001 擁有之特色…………………………………… 8

2-1.4 馬達鮑率與速率……………………………………………………… 9

2-2 常見馬達分析………………………………………………………………11

2-3 各項馬達比較………………………………………………………………13

第三章 晶片介紹與中斷系統 ………………………………………………14

3-1 SPCE061A 單晶片 …………………………………………………………14

3-2 SPCE061A 單晶片簡介 …………………………………………………… 17

3-2.1 總述………………………………………………………………… 17

3-2.2 性能………………………………………………………………… 17

3-2.3 結構概覽 ……………………………………………………………19

3-2.4 晶片的接腳排列和說明 …………………………………………… 20

3-2.5 特性 ………………………………………………………………22

3-2.6 SPCE061A 最小系統 ………………………………………………24

3-2.7 SPCE061A 開發方法 ………………………………………………25

第四章 系統實做 ………………………………………………………………27

4-1 系統架構……………………………………………………………………27

4-1.1 系統簡介 ……………………………………………………………28

4.1.2 系統流程圖 ………………………………………………………… 31

4-2 軟體架構……………………………………………………………………32

4-3 硬體架構……………………………………………………………………33

4-3.1 315MHz RF 數據傳輸模組……………………………………………35

4-3.2 功能與特色 ………………………………………………………… 35

4-3.3 AI 馬達機器狗……………………………………………………… 37

第五章結論…………………………………………………………………… 47

參考文獻…………………………………………………………………………48

III

附錄 A………………………………………………………………………… 49

IV

圖目錄

圖 2.1 馬達示意圖………………………………………………………………3

圖 2.2 馬達規格圖………………………………………………………………4

圖 2.3 為馬達機構零組件………………………………………………………4

圖 2.4 馬達接腳圖………………………………………………………………5

圖 3.1 SPCE061A 晶片 ………………………………………………………14

圖 3.2 61 介面部件 ……………………………………………………………15

圖 3.3 結構概覽 ………………………………………………………………19

圖 3.4 SPCE061APLCC84 封裝排列圖 ………………………………………20

圖 3.5 SPCE061A LQFP80 封裝接腳排列圖 …………………………………21

圖 3.6 最小系統原理圖 ………………………………………………………24

圖 3.7 使用者目標板、PROBE、電腦三者之間的連接圖 …………………25

圖 3.8 61 板實物圖 ……………………………………………………………26

圖 4.1 系統架構圖(發送端) …………………………………………………… 27

圖 4.2 系統架構圖(接收端) …………………………………………………28

圖 4.3 SPCE061A 接腳圖 …………………………………………………… 30

圖 4.4 系統流程圖 ……………………………………………………………31

圖 4.5 軟體流程圖(互動模式) ………………………………………………… 32

圖 4.6 軟體流程圖(才藝模式) …………………………………………………33

圖 4.7 315MHz RF 數據傳輸模組實體圖………………………………………35

圖 4.8 發射端電路圖 ………………………………………………………… 36

圖 4.9 接收端電路圖 ………………………………………………………… 36

圖 4.10 AI 馬達機器狗 …………………………………………………………37

圖 4.11 AI馬達控制器(編輯動作用) …………………………………………38

圖 4.12 AI馬達控制板(單顆控制用) …………………………………………39

圖 4.13 AI馬達控制板(單顆控制用) …………………………………………39

圖 4.14 馬達控制編輯器(VB) …………………………………………………41

圖 4.15 機器狗動作編輯器(VB) ………………………………………………44

V

表目錄

表 2.1 AI 馬達型號比較表………………………………………………………7

表 2.2 馬達包率與速度…………………………………………………………9

表 2.3 鮑率與延遲時間 ………………………………………………………10

表 2.4 各項馬達比較…………………………………………………………13

表 3.1 系統特性表 ……………………………………………………………22

表 3.2 SPCE061A 系統功能表 ………………………………………………23

表 4.1 為機器狗站立動作 ……………………………………………………45

表 4.2 為機器狗在第一個時間馬達位置表 …………………………………45

表 4.3 為機器狗在第二個時間馬達位置表 …………………………………45

表 4.4 為機器狗在第三個時間馬達位置表 …………………………………45

表 4.5 為機器狗在第四個時間馬達位置表 …………………………………46

1

第一章緒論

1-1 研究動機

在 20 世紀末開始有了電子寵物，像是電子雞、電子狗等一

系列產品的問世，但這僅限於孩童娛樂，這對成長學習的孩童幫

助卻是有限的，且現代人很多對於一些寵物有過敏的現象發生，

很多人因此而有放棄養寵物的念頭。現代的小孩對於學習讀書多

半是被動的，在這樣的環境情況下對於學習也變的事倍功半，也

因為學習過程非自願性的所以對於一些數學的運算也就不感興

趣，孩童如果能從娛樂方式下去學習，不但可以提升運算能力也

可帶給他們娛樂性。除了適用於孩童外，互動式帶來的真實感也

能打動大人們購買慾望。

1-2 研究目的

製作動機無非互動娛樂的範圍所限，結合才藝模式下透過語音

的辨識下達指令動作，以求互動式真實感呈現，從生活中切入、

實質運用，達到市場需求的條件。

2

我們在想，怎樣的作品不但可以與小朋友和大人做互動，又

可以吸引他們的目光。藉由互動模式以及才藝模式的搭配，如果

可以幫助孩童學習數學基本運算(＋－×÷)，大人又因此可以陪伴孩

童，親子間的互動娛樂也會彼此拉近，那這項作品將會是老少兼

宜的，為了堅持這樣的理念，所以我們便把此系統加入到機器狗

上做運用了。

3

第二章 相關研究

2-1 AI-MOTOR 1001

圖 2.1馬達示意圖

圖 2.2馬達規格圖

4

AI 馬達大小為 50(L) x 24(W) x 36(H) mm， 重量約為

46g，整體架構多為塑膠材質，因為此原因重量變輕巧許多，對於

編寫動作相對的也會比其他機器人馬達來的容易。

圖 2.3為馬達機構零組件

5

圖 2.4馬達接腳圖

2-1.1 AI馬達主要控制指令

6

馬達定位模式下可選擇高解析度或是低解析度如下圖所示

(1) 低解析度：

馬達的位置有 0-254 個位置，轉換成角度約為 333.3度，

一個位置大約 1.307度。

7

(2) 高解析度 馬達的位置有0-254個位置，轉換角度後約為166.65度，一

個位置大約0.654度。

2-1.2 AI馬達型號比較及特色

表2.1 AI馬達型號比較表

8

2-1.3 AI馬達 701 及 1001 擁有之特色

9

2-1.4 馬達鮑率與速率

AI 馬達鮑率介於 2400bps 到 115200 之間，單位為 us，各項

命令到各項報率所產生的速率也有所不同。

表 2.2 馬達包率與速度

10

鮑率與延遲時間有關，延遲最短的是 57600bps，如下表所示

表 2.3 鮑率與延遲時間

11

2-2 常見馬達分析

以電源分類可大致可以區分為

1 直流馬達

使用永久磁鐵或電磁鐵、電刷、整流子等元件，電刷和整流子將

外部所供應的直流電源，持續地供應給轉子的線圈，並適時地改

變電流的方向，使轉子能依同一方向持續旋轉。

2 交流馬達

將交流電通過馬達的定子線圈，設計讓周圍磁場在不同時間、不

同的位置推動轉子，使其持續運轉

3 脈衝馬達

電源經過數位 IC 晶片處理，變成脈衝電流以控制馬達，步進馬達

就是脈衝馬達的一種。

依照結構分類大致上為(直流交流皆有)

1 同步馬達

特點是恆速不變與不需要調速，起動轉矩小，且當馬達達到運轉

速度時，轉速穩定，效率高。其特點是轉速固定，不受電源電壓

的影響。只要電機的負載低於其最大轉矩，轉速也不會受負載的

影響。

12

2 感應馬達

特點是構造簡單耐用，且可使用電阻或電容調整轉速與正反轉，

因為沒有磨擦元件沒有火花產生，也沒有耗材要換，價格比較便

宜適合在粉塵較多的場合工作，所以感應馬達的應用非常廣泛，

一般生活用品與機械傳動都會使用到，典型應用是風扇、壓縮機、

冷氣機。

3 可逆馬達

是於馬達尾部內藏簡易的剎車機構(摩擦剎車)，其目的為了藉由加

入摩擦負載，以達到瞬間可逆的特性，並可減少感應馬達因作用

力產生的過轉量。

4 步進馬達

脈衝馬達的一種，以一定角度逐步轉動的馬達，因採用開迴路

（Open Loop）控制方式處理，因此不需要位置檢出和速度檢出的

回授裝置，就能達成精確的位置和速度控制，且穩定性佳。

5 伺服馬達

特點是具有轉速控制精確穩定、加速和減速反應快、動作迅速（快

速反轉、迅速加速）、小型質輕、輸出功率大（即功率密度高）、

因能依據負載狀態來控制電流，所以效率高、馬達發熱程度低。，

廣泛應用於位置和速度控制上。

13

6 線性馬達

具有長行程的驅動並能表現高精密定位能力。

2-3 各項馬達比較

我們用市面上常用的馬達來與我們專題機器狗身上AI馬達做

比較，由此來分析 AI 馬達與其他馬達優劣處。

表 2.4 各項馬達比較

馬達名稱

項目

AI 馬達 S03T 馬達

伺服馬達

四線式步進

馬達兩相激

磁

強扭力值流

減速馬達

需求電壓 5V~9.5V 4.8~6V

5V 5~12V

扭力 4~9KG 7.2~8KG 9Kg/cm 31g/cm

旋轉角度 0~332.03 度 0~180 度 0~360 度 0~360 度

控制方式 利用封包控制 PWM 控制 計步 PWM 控制

驅動方式 TXRX 控制 I/O Port 間

接控制

功率達寧頓

電晶體

可接電直接

控制

可記步性 高解析度：0.654 度

低解析度：1.307 度 不可

1.8/step

angle 不可

14

第三章 晶片介紹

3-1 SPCE061A 單晶片

圖 3.1 SPCE061A 晶片

隨著單晶片功能積體化的發展，其應用領域也逐漸地由傳

統的控制，擴展為控制處理、 資料處理以及數位信號處理（DSP，

Digital Signal Processing）等領域。淩陽的 16 位元單晶片就是為

適應這種發展而設計的。它的 CPU 內核採用淩陽最新推出的

μ’nSP™ (Microcontroller and Signal Processor）16 位元微處理器

晶片（以下簡稱 μ’nSP™）。圍繞 μ’nSP™所形成的 16 位元

μ’nSP™系列單晶片（以下簡稱 μ’nSP™家族）採用的是模組式

積體結構，它以 μ’nSP™ 內核為中心集成不同規模的 ROM、

15

RAM 和功能豐富的各種外設介面部件如 (圖 3.2)所示。

圖 3.2 61介面部件

μ’nSP™內核是一個通用的核結構。除此之外的其他功能模

組均為可選結構，亦即這 種結構可大可小或可有可無。借助這種

通用結構附加可選結構的積木式的構成，便可形成 各種不同系列

衍生產品，以適合不同的應用場合。這樣做無疑會使每一種衍生

產品具有更 強的功能和更低的成本。

μ’nSP™家族有以下特點 :

體積小、積體度高、可靠性好且易於擴展

μ’nSP™家族把各功能部件模組化地集成在一個晶片裏，內

部採用匯流排結構，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了

16

其可靠性和抗干擾能力。另外，模組化的結構易於系統擴展，以

適應不同使用者的需求。

具有較強的中斷處理能力

μ’nSP™家族的中斷系統支援 10 個中斷向量及 10 餘個

中斷源，適合即時應用領域。

高性能價格比

μ’nSP™家族片內帶有高定址能力的 ROM、靜態 RAM 和

多功能的 I/O 。另外，μ’nSP™的指令系統提供具有較高運算速度

的 16 位元×16 位元的乘法運算指令和內積運算指令，為其應用

增添了 DSP 功能，使得 μ’nSP™家族運用在複雜的數位信號處理

方面既很便 利，又比專用的 DSP 晶片廉價。

功能強、效率高的指令系統

μ’nSP™指令系統的指令格式緊湊，執行迅速，並且其指令

結構提供了對高階語言的支援，這可以大大縮短產品的開發時間。

低功耗、低電壓

μ’nSP™家族採用 CMOS 製造技術，同時增加了軟體設定

的弱振方式、空閒方式和省電方式，大大地降低了其消耗功率。

另外，μ’nSP™家族的工作電壓範圍大，能在低電壓供電時正常工

作，且能用電池供電。這對於其在野外作業等領域中的應用具有

17

特殊的意義。

3-2 SPCE061A 單晶片簡介

3-2.1 總述

SPCE061A 是繼 μ’nSP™系列產品 SPCE500A 等之後

淩陽科技推出的又一款 16 位元結構的微控制器。與 SPCE500A

不同的是，在記憶體資源方面考慮到使用者的較少資源的需求以

及便於程式調整測試等功能，SPCE061A 裏只內嵌 32K 字的快閃

記憶體（FLASH）。較高的處理速度使 μ’nSP™能夠非常容易地、

快速地處理複雜的數位信號。因此，與 SPCE500A 相比， 以

μ’nSP™為核心的 SPCE061A 微控制器是適用於數位語音識別應

用領域產品的一種最經濟的選擇。特殊的意義。

3-2.2 性能

16 位元 μ’nSP™微處理器；

CPU 時脈：0.32MHz~49.152MHz ；

內建 2K 字 SRAM；內建 32K FLASH；

可編程音頻處理；

系統處於備用狀態下(時脈處於停止狀態)，耗電僅為

2μA@3.6V；

mailto:2�gA@3.6

18

2 個 16 位可程式計時器/計數器(可自動預置初始計數值)；

2 個 10 位 DAC(數位/類比轉換)輸出通道；

32 位元通用可程式輸入/輸出埠；

鍵喚醒；具備觸鍵喚醒的功能；

鎖相迴路 PLL 振盪器提供系統時脈信號；

聲音類比/數位轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增

益控制功能；

具備串列設備介面；

具有低電壓重定(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能；

內置線上模擬電路 ICE（In- Circuit Emulator）介面；

具有看門狗（WatchDog）功能。

19

3-2.3 結構概覽

SPCE061A 的結構如(圖 3.3)所示：

圖 3.3結構概覽

20

3-2.4 晶片的接腳排列和說明

SPCE061A 有兩種封裝晶片，一種為 84 個接腳，PLCC84 封

裝形式；它的排列如(圖 3.4)所示；另一種為 80 個接腳，LQFP80

封裝。它的排列如如(圖 3.5)所示。

圖 3.4 SPCE061APLCC84 封裝排列圖

21

圖 3.5 SPCE061A LQFP80 封裝接腳排列圖

22

3-2.5 特性

SPCE061A 系統的特性參數如表 3.1所示。

表 3.1 系統特性表

特性參數 SPCE061A

工作電壓 2.6V ~ 3.6V

最大工作速率 49.152MHz

CPU 16 位元 μ’nSPtm 核心

23

表 3.2 SPCE061A 系統功能表

24

3-2.6 SPCE061A 最小系統

最小系統接線如圖 3.6所示，在 OSC0、OSC1 端接上晶體

振盪器及諧振電容，在鎖相迴路壓控振盪器的阻容輸入 VCP 端

接上相應的電容電阻後即可工作。其他不用的電源端和地端接上

0.1μF 的去耦合電容提高抗干擾能力。

圖 3.6 最小系統原理圖

25

3-2.7 SPCE061A 開發方法

SPCE061A 的開發是通過線上調試器 PROBE 實現的。它既

是一個程式燒錄器，又是一個即時線上調整測試器，用它可以替

代在單晶片應用專案的開發過程中常用的軟體工具——硬體線上

即時模擬器和程式燒錄器。它利用了 SPCE061A 內建的線上模擬

電路 ICE（In-Circuit Emulator）介面和淩陽公司的線上串列編程

技術。PROBE 工作于淩陽 IDE 開發環境套裝軟體下，其 5 芯

的模擬頭直接連接到目標電路板上 SPCE061A 相應接腳，直接在

目標電路板上的 CPU---SPCE061A 進行調試、執行使用者撰寫的

程式。PROBE 的 另一頭是標準 25 針印表機介面，直接連接到

電腦印表機界面與目標電路板通訊，在電腦 IDE 開發環境套裝軟

體下，完成線上調試功能。圖 3.7是電腦、PROBE、使用者目標

板三者之間的連接示意圖，圖 3.8是實物圖。

圖 3.7 使用者目標板、PROBE、電腦三者之間的連接圖

26

圖 3.8 61板實物圖

27

第四章 系統實作

4-1 系統架構

圖 4.1系統架構圖(發送端)

28

圖 4.2系統架構圖(接收端)

4-1.1 系統簡介

(一 ). 控制端硬體架構方面主要由 SPCE061A、4*4 鍵盤、

DIPSW0~1、LCD、電容式 MIC、喇叭(5W)再搭配一個 RF 模組(發

射端)組合而成。

(二 ). 接收端硬體架構方面則是由 SPCE061A、機器狗、

DIPSW0~1、喇叭(5W) 再搭配一個 RF 模組(發射端)組合而成。

首先使用者可以透過控制端、接收端，利用指撥開關選擇才藝

模式、互動模式，當使用者選擇才藝模式必須利用 4*4 鍵盤作輸

29

入功能，LCD負責顯示所按的鍵，鍵盤上面配置有 1~9、+ - * / = 、

Reset，，例如按鍵鍵入 “ 1 + 1 = 2 “LCD 上面也會顯示 1 + 1 =

2，語音也會說出 1 + 1 = 2 ，同時每一個按鍵會發射 RF 訊號，

所以接收端的 RF 會收到發射端過來的訊號，做出對應的指令。

當使用者選擇互動模式時，必須利用麥克風輸入語音指令，輸入

的指令有: 坐下、向左、向右、走開、過來、表演、握手、換手、

舞蹈、熱身、表演、裝死、起立‧‧‧‧‧等 1 3 個語音指令，

LCD 也會顯示出目前所輸入的指令狀態，來讓使用者知道下一個

動作要輸入什麼指令，喇叭負責輸出語音指令成功的音效，同時

每一個語音指令會發射 RF 訊號，所以接收端的 RF 會收到發射端

過來的訊號，做出動作指令。

註解:控制端利用 RF 無線傳輸將我們所設計的互動動作和語

音辨識傳送到機器狗身上這是為了不受到線的限制。

30

圖 4.3 SPCE061A 接腳圖

本系統使用兩塊 SPCE061A 凌陽晶片

61A(控制端)的 IO 腳規劃分別為:

A Port0..7 接 4*4鍵盤

A Port8..15 接 LCD Data bus

B Port0..3 接 RF 發送端

B Port 8..15 接 LCD控制線 B15==>E, B14==>R/W, B13==>RS

61B(接收端)的 IO 腳規劃分別為:

A Port0..3 接 RF 接收端

B Port7、10 為 TXRX

31

4-1.2 系統流程圖

圖 4.4系統流程圖

32

4-2 軟體架構

圖 4.5軟體流程圖(互動模式)

選擇互動模式之後，先系統初始化再來讀取 FLASH之後，格

式化語音命令儲存使用者錄下三組指令，第一組語音分別錄下:坐

下、向左、小黑、走開、過來，第二組語音分別錄下:握手、起立、

向右、心情(感覺)、表演，第三組語音分別錄下:舞蹈、特技、裝

死、起立、換手，共 15個語音指令。分別是坐下、向左、向右、

走開、過來、表演、握手、換手、舞蹈、熱身、表演、裝死、起

立錄完之後系統會載入語音開始等待使用者錄下的指令，並且機

器狗會隨處亂走動，等待主人下達指令，當主人在機器狗亂走動

時，下達坐下指令機器狗會坐下等待主人下達、握手、換手、起

33

立的動作指令，下達完成之後機器狗會再繼續亂跑走動，當主人

再下達向右指令，機器狗收到指令會向左 30~45 度走動，並等待

主人下達走開、過來的動作，當主人下達小黑(狗名字)的時候，機

器狗收到指令並做出動作等待主人下達、向右 30~45 度、心情(感

覺) 、表演，當主人下達表演指令的時候，機器狗收到表演指令並

做出動作，在等待主人下達舞蹈、裝死、特技的動作指令。

當主人下達感覺(心情)的指令時，系統會隨機亂數產生，喜、怒、

哀、樂其中一個並送給機器狗，機器狗收到其中一個指令，並做

出四個動作其中一種。

圖 4.6軟體流程圖(才藝模式)

34

選擇才藝模式之後，先系統初始化再來機器狗會自動收到指

令並且做出坐下這個動作，等待使用者用鍵盤下達命令，機器狗

會判斷使用者給的運算符號和數字去判別運算過程是否正確，當”

第一次”要是使用者按鍵輸入數字中的”1~9”其中一個數字，則機

器狗判斷成功後會做出(點頭)的動作，要是按鍵輸入運算符號”＋

－×÷”其中一個符號，則機器狗會做出 (搖頭)的動作並且繼續等

待下達正確的指令，當第一次判斷運算過程成功之後，則再繼續

判斷第二次的運算過程，要是按鍵輸入運算符號”＋－×÷ 其中一

個符號則機器狗會執行(點頭)動作，當使用者語音指令輸入數字中

的”1~9”其中一個數字則狗狗會執行(搖頭)的動作，且返回前一個

指令等待下一個正確的指令，要是第二次成功語音輸入運算符號”

＋－×÷”其中一個符號則機器狗會執行(點頭)動作，再次執行第三

次指令使用者按鍵輸入運算符號”＋－×÷”其中一個符號，則機器

狗會判斷運算過程不對執行(搖頭)的動作並且返回到前一個指令

等待下一個正確的指令，要是使用者在按鍵輸入數字中的”1~9”其

中一個數字則機器狗判斷整個運算過程成功後，並且執行(點頭)

的動作，並判斷出兩種不同界線的答案，第一種答案:3＋4=7 7>0

則機器狗會說出 7 的答案，第二種答案:3－3=0、2－3=－1此答

案小於等於 0機器狗會在原地自己跑一圈。

35

4-3 硬體架構

4-3.1 315MHz RF 數據傳輸模組

圖 4.7 315MHz RF 數據傳輸模組實體圖

4-3.2 功能與特色

可做為各類無線遙控器（如：遙控車）的主要組件。

收發頻率：315MHz。

收發距離約 10公尺。

電源電壓：發射模組為 12VDC , 接收模組為 5VDC。

36

圖 4.8 發射端電路圖

圖 4.9 接收端電路圖

37

例如:發送端先把編碼調制 10000000，接收端也把編碼調制

10000000 當發送端只按下 D8的鍵，則接收端的 D8接腳 LED 亮

起

本系統利用 61版(發射端)Bport8接 HT12E的第一支位址線

發射出 1or0 分別送出 15種資料共 30種

利用 61版(接收端)Bport8 接 HT12D的第一支位址線接收

1or0 分別讀出 15種資料共 30種顯示在 LCD 當位址現在 0顯示

1~15 數字 當位址現在 1顯示 16~30數字

4-3.3 AI馬達機器狗

圖 4.10 AI 馬達機器狗

38

此機器狗是由十四顆 AI 馬達組合而成，可以經由轉接板與

電腦連線，利用電腦開發環境(VB、VC 或是 LabVIEW…等)撰寫

機器狗。

圖 4.11 AI 馬達控制器(編輯動作用)

上圖為 AI 馬達控制器我們用來來編輯機器狗所需之動作，在

把所需動作碼存起來應用到 SPCE061A 單晶片上面，此控制板上

之單晶片為 AT89S52，本作品應用到的是 SPCE061A 所以控制板

只需編輯動作即可。

39

圖 4.12 AI 馬達控制板(單顆控制用)

在編輯動作之前首先須要先對每一顆馬達設定 ID編號，以配

合機器狗編輯器之各顆馬達 ID編號，透過上圖控制板，搭配 PC

端之 VB編輯器設定其 ID編號

圖 4.13 AI 馬達控制板(單顆控制用)

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A：馬達電源供應插座，使用 9V，1200mA 的電源供應器，它的

插頭為內正外負。

B、C、D、E：馬達控制埠，四個埠都為並接，所以連接時能隨意

選擇不受限。

F：通訊傳輸線的 MOLEX 座。

G：7805CT，將輸入電源 12V 轉換成電源 5V，提供 IC 所需電壓。

H：不使用。

I：不使用。

J：用來轉換電腦所傳送 RS232 的資料，輸出至馬達控制埠。

K：LED，電源指示燈。

L：外接電池座，電池規格為 7.2V/1200mA。

M：RESET 鈕，重新動作。

N：POWER-SW，電源開關，向上電源開啟，向下關閉

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圖 4.14 馬達控制編輯器(VB)

依上面馬達控制編輯器配合 AI 馬達控制板，可以測試單顆馬

達並且設定單顆 AI 馬達之 ID編號、鮑率、解析度、過電流設定

等。

選擇使用哪一個埠傳輸資料到 AI 馬達，一般桌上型電腦為 1或 2，

選定請再選擇鮑率，後按下 Port Open 即可。

內設的馬達鮑率有 2400、4800、9600、14400、19200、38400、57600、

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115200，馬達初始設定為 57600，所以先調整到 57600。

設定馬達的傳輸鮑率後，按下 SET 即可。

注意：馬達鮑率與傳輸埠鮑率須相同。

例：如果鮑率為 57600 bps，設定為 9600 bps 後按下 SET 後，須將

傳輸埠鮑率選擇鈕重新改為 9600 bps，才能控制馬達。

按下 READ後，可以得知馬達現在的 ID，須重新設定時，打入 ID，

按下 SET 即可，設定範圍為 0~30。

可以設定馬達解析度：分為低解析度與高解析度兩種。

當馬達產生的電流量大於設定時，就會停止動作以保護馬達

選擇想要控制的馬達 ID(0-30 之間)，馬達轉動後按下 STOP 後，

轉動便會 停止。

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選擇馬達的轉動位置及轉動速度。

轉速 0為最快、4為最慢，移動中間的位置鈕，即可改變馬達的位

置，如 果將 AutoUpdate 勾選，將會在右邊立即回傳馬達的轉動位

置與消耗的電流 量。

選擇馬達的轉動方式，分為正轉及反轉兩種。

移動下面速度鈕即可改變馬達的轉速，移至越右邊轉動的速度越

快，移至最左邊馬達則不會動，勾選 AutoUpdate，將會在右邊立

即回傳現在馬達的轉 動位置與消耗的電流量。

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圖 4.15 機器狗動作編輯器(VB)

我們使用上圖編輯器來編輯機器狗之動作，此 VB編輯器可

以將動作編製一百頁，編輯器裡面可以控制每一顆馬達的轉速，

時間，以及角度。

機器狗在編輯動作是特別要花時間去調整的，最需要考慮的是機

器狗本身的重心問題，防止跌倒重心不穩等問題出現，以及需要

調整每一個動作的流暢度。

下列各項表格為動作時馬達轉動之位置表

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表 4.1 為機器狗站立動作

站立動作是不變的，如要加入動作那馬達就必須要在不同時間

轉動不同的位置。下表所示機器狗行走動作在各個時間馬達所需

轉動之位置。

表 4.2 為機器狗在第一個時間馬達位置表

表 4.3 為機器狗在第二個時間馬達位置表

表 4.4 為機器狗在第三個時間馬達位置表

ID 0 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位置 140 124 192 150 102 192 146 125 122 192 95 133 192 95

ID 0 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位置 130 135 195 130 125 195 130 125 105 195 80 108 195 105

ID 0 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位置 130 100 195 100 125 195 120 125 125 195 95 125 195 95

ID 0 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位置 130 100 195 140 95 195 130 125 145 195 105 145 195 80

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表 4.5 為機器狗在第四個時間馬達位置表

依照上列四個表反覆一直做循環就可以讓機器狗往前行走，機

器狗所做每一個表演動作都是由上面流程方式所做，其中需要注

意的地方就是時間、速度以及位置，一個動作換到下一個動作時

間，以及馬達轉動速度皆會影響機器狗本身動作之流暢度，馬達

轉動位置，因為機器狗本身機體架構已經固定，但馬達位置卻可

以轉動 360度，所以如果位置設定不對會導致馬達角度轉錯方向，

馬達卡到機器狗本身架構使其馬達內部齒輪損壞。

ID 0 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

位置 130 110 195 120 125 195 110 125 125 195 95 125 195 95

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第五章 結論

大學期間，一年級與二年級多以主要科目為主，電子學、電

路學、微積分、工程數學奠定了一定得基礎，到了大三接觸到了

很多東西，有很多的選修科目但我比較喜歡的是微處理器控制，

因為此原因便向杜勇進老師學習有關微處理器控制課程，那時老

師相當的鼓勵我們參加比賽，在老師指導之下，獲取經驗以及增

長我們微處理器控制的能力，於是在大三下學期的時候參加了第

三屆凌陽盃系統晶片創意應用設計大賽，並且進入決賽，獲得比

賽佳作，在此之後參加萬潤創新創意競賽進入決賽，且在比賽中

獲得第一金牌獎的殊榮，在這兩項比賽下不但奠定了我對微處理

器控一定的基礎，也更增加我對這方面的興趣。

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參考文獻

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[2] SPLC501，132*64 Dot Matrix LCD Driver，凌陽科技有限公

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[3] UART 原理介紹，維基百科，http://zh.wikipedia.org/zh-tw/UART

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附錄 A 娛樂型智慧機器狗實體圖

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