微處理器在科技教育教學之應用例...
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教材書立法
微處理器在科技教育教學之應用例
一聲控車
我想最近風行的眾多電子寵物之
中，獨領風騷的莫過於 SONY 出品的 「 愛
寶狗 (A IBO ) J 。 這隻造價數萬台幣的
電子狗 ， 真有類似真狗的肢體動作 、叫
聲 ， 最令人喜愛的是它可以聽從王人的聲音命令 ， 做出不同的動作 。 難怪雖然
昂貴，卻是 「 一犬難求 」。 究其原因，
聽話 、 類似真狗、可愛及不需餵狗食等
特性，是造成其熱賣的主要原因 。
「 愛寶狗 ( A 1 BO) J 具有一顆可儲存及辨識聲音命令的控制晶片 ， 及多軸的
肢體與可愛的外型，這讓我聯想到如果
能設計簡化的聲控機械人於科技教育
上 ， 將可使學生對現代科技有更進一步
的認識與興趣 。 配合 「模組化 」 教材設
計的概念 r 聲控車 」 的設計如圖 1 0
一 、「車體」
車殼可採用現成的壓克力盒(如 l.
44M 磁片盒)或鋁盒，動力方面採用兩
顆二相步進馬達，男外以椅輪當作輔助
輪 ， 構成車體 。
二、「步進馬達控制電路」
如圖 2 所示 ， 只需一顆 805 1 、 8 顆
PNP 電晶體及一些被動元件即可完成 。
其中其中石英晶體與 2 顆 20PF 電容構成
振盪電路提供 8051 單晶片工作時脈 : / /
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林政宏
(c10ck) , O. 1uF 電容作為電源敢動時 ， 重置 (reset)805 1 用 。 其中步進馬
達種類 、 接線與控制方法，在中學工藝
教育教育月刊第 28 卷 4 期 「 個人電腦介
面控制應用(二 ) 一 步進馬達控制 」 一
文中有詳細介紹 ， 在此不加贅述 。 左馬
達由埠 l 第 0 至 3 腳控制，右馬達由埠
2 第 0 至 3 腳控制 。
三 1 主!l空IJS
圍 1 聲控車外觀
教材敦法
vcc
hh一
-MICIN VOO 008
MICTRL 007
尺"'， RDY ODe 1K
3ξ8MHz
VP1 002
108日51PORTO 3
to8051PORT口 2
-、 10805 1 PORTQ 1
且108051 PORTO 0
圍 2 聲控電路
聲控電路部分採用微晶科技 (http
WWW . ptmc. com. tW) 出品的語音辨識晶
片 VP1002 ' 可輸入並辨識九組語音資
料 ， 每組語音資料長度可達 1. 8 秒 o 語
音資料不限語言 ， 國 、 台 、 英語皆可辨
識 。 電路圖如圖 3 ' 辨識輸出接至 80 5 1
的 PORTO ' 由 80 5 1 接受語音辨識結
果 ， 做出使用者所設計的動作 。
硬體接線完成後 ， 皆下來就是程式
的撰寫工作 。 聲控車的程式方塊圖如圖
4 所示 。利用顏色方塊標明以對映程式方塊
圖 ， 降低 80 5 1 程式教學的困難度 ， 程
式撰寫完畢後 ， 將其組譯為執行檔後 ，
再利用燒錄器將程式燒錄至 80 5 1 後 ，
如同完成一部神奇聲控功能的機械車 。
海巷Aq qd
ld-A門
叫一教
I-
L吱
作一阱
。
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別一生
只要輸入 「 前進 」 、 「 後退 」 、 「 左轉 」 、
「 右轉」等聲控指令 ， 聲控車便可以依
據 「主人 」 的命令動作 ， 非常有趣 。
聲控車的原理除了運用在電子寵物
的設計上外 ， 更可運用於 「 聲控家
電」 、 「 聲控輪椅 」 、 「 聲控門鎖 」 的
設計上 ， 提升生活的便利性 ， 更可廠
發同學對周遭生活環境的觀察與體
會，並運用科技的方法解決問題 ， 達
成科技教育的目標 。
參考書目
謝澄漢(民 89 )等 ， 微電腦控制 80 5 1 單
晶片原理與實習 o 台北 : 宏友圖書 。
謝澄漢(民 83 )等 ， 80 5 l 單晶片原理與
實作 。 台北 : 益眾資訊 。
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""'"更何
圓 3 步進馬達控制電路
圓 4 聲控車程式方塊圈
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教材事立法
2001 "1三 11 H 'tì后科拉教ft3-1 在 11 WJ
教材教法
~i1t方塊門悍的、 8051 組合語言程式如下:
ORG OOH ;初始化模組
JMP START ORG 50H
START: MOV Rl, #11001100B ;二相激磁，控制左輪
MOV R2. #11001100B ;二相激磁，控制右輪
ilAI N: ; 無窮迴圈起點讀取語音辨識結果
MOV A, PO ; 讀取 PORTO
ANL A, #000 01111B ;取出 PO. O- PO . 3 CJNE A, #0000 1110B, BACK 判斷聲控指令是否 「 前進 J ?
FORWARD: ; 聲控車前進模組程式
MOV A, R 1 MOV P1 , A RR A MOV Rl, A MOV A, R2 MOV P2, A RL A MOV R2 , A CALL DELAY ; 步進馬達速度控制
JMP MAIN ;跳回無窮迴圈起點
BACK : CJNE A‘ #00001 101B, LEFT 判斷聲控指令是否「後退 J ? MOV A, R1 ;聲控車後退模組程式
MOV Pl, A RR A MOV R 1, A MOV A, R2 MOV P2 , A RL A MOV R2 , A CALL DELAY 一 ;步進馬達速度控制
JMP MAI N ;跳回無窮迴圈起點
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戰材教;去
LEFT: CJNE A ，的000101 凹， R 1 GHT 判斷聲控指令是否 「 左轉 J ? MOV A. Rl ;聲控車左轉模組程式
MOV P 1, A RL A MOV R1 ‘ A MOV A, R2 MOV P2 , A RL A MOV R2 , A CALL DELAY ;步進馬達速度控制
JMP MAIN ;跳回無窮迴圈起點
RIGHT: CJNE A, #00000 111 ß, MA 1 N ; 判斷聲控指令是否 「 右轉 J ?
MOV A, Rl ;聲控車右轉模組程式
MOV Pl 、 A
RR A MOV Rl, A MOV A, R2 MOV P2 , A RR A MOV R2 , A CALL DELAY ;步進馬達速度控制
JMP MAIN ;跳回無窮迴圈起點
DELAY: ;步進馬達速率控制模組
MOV R5 , #1 ; 可改變 R6 的設定值，以
MOV R6 , #20 ;改變車子的速率 。
D1 : MOV R7 , #249 DJNZ R7 , $
DJNZ R6 , D1 DJNZ R5 , DELAY RET END 程式碼結束
山 I te. ntnu. edu. twrS05 1)
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