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第1章 组装一个调制信号的机器人1

1.1 制造模块1

1.1.1 拼装嘟嘟机器人，或者不拼装1

1.1.2 章节的排布2

1.2 要适应机械学的内容3

1.2.1 储备你自己的机械车间3

1.2.2 观察一个小型的铣床4

1.2.2.1 使用铣床5

1.2.2.2 承认对铣床的偏爱7

1.3 把所有部件组装起来7

1.3.1 把机械的部分进行分组7

1.3.2 把独立电子元件模块进行分组8

1.3.3 拼装机器人并且完成测试8

1.4 把部件和技术应用于其他机器人8

第2章 比较两种类型的家用电动机连接器以及避免常见的错误10

2.1 比较两种家用连接器的技术11

2.1.1 测试望远镜管子式连接器11

2.1.2 与稳固圆棒式连接器相对比12

2.2 识别在连接器的钻孔中的期待结果，还有常见的错误及其后果13

2.2.1 把固定螺丝的孔洞与电动机连接杆的孔洞连接起来14

2.2.2 排列孔洞的角度和孔洞的中心14

2.2.2.1 接受孔洞和连接器机身的平行偏移14

2.2.2.2 避免出现孔洞自身之间的平行偏差15

2.2.2.3 避免出现孔洞自身之间的角度偏差16

2.2.2.4 重新回顾望远镜管子的优点17

2.3 准备好制造一个稳固圆棒的连接器17

第3章 为连接器制造配件以及在稳固圆棒上面钻孔18

3.0 为钻出位于中心的孔洞提供机械方面的提示18

3.1 收集工具和部件18

3.2 为连接器准备好不同长度的稳固圆棒19

3.2.1 测量电动机和十字轴19

3.2.2 为连接器的机身选择一个稳固的圆棒19

3.2.2.1 计算连接器的长度20

3.2.2.2 计算连接器的直径20

3.2.2.3 选择连接器的材料20

3.2.3 把稳固圆棒切割成连接器尺寸大小的部件21

3.2.4 打磨连接器机身部件的两端22

3.2.5 把这些圆棒放置在一边24

3.3 制造一个连接器配件24

3.3.1 切割连接器配件块25

3.3.2 钻出连接器配件固定螺丝孔27

3.3.3 用螺丝攻加工连接器配件固定螺丝的孔洞27

3.3.4 在连接器配件中钻出连接器圆棒的孔洞28

3.3.4.1 选择钻头28

3.3.4.2 解决深度问题30

3.3.4.3 钻孔31

3.4 把金钱准备好33

3.4.1 把过紧的装配变大33

3.4.2 给连接器配件添加一个固定螺丝34

3.4.3 重新定位连接器的配件34

3.5 在电动机连接杆和LEGO公司生产的十字轴连接器中钻孔34

3.5.1 更换钻头，而不要更换连接器圆棒37

3.5.2 进行最后的一步：打磨端面37

3.6 到目前为止，检查一下连接器37

第4章 完成稳固圆棒电动机连接器的加工39

4.0 包括用螺丝攻加工孔洞和选择固定螺丝39

4.1 安装连接器的固定螺丝39

4.1.1 确定连接器固定螺丝的位置39

4.1.2 钻出连接器固定螺丝的孔洞40

4.1.3 用螺丝攻对连接器固定螺丝孔洞进行加工41

4.1.3.1 选择一种底部样式的螺丝攻41

4.1.3.2 与一个锥形样式的螺丝攻进行对比42

4.1.3.3 使用螺丝攻的技巧42

4.1.4 选择固定螺丝43

4.2 添加LEGO公司生产的十字轴44

4.3 总结46

第5章 在轮子内部制造一个电动机47

5.0 包括制造压缩式相扑机器人的完美技术，机械加工圆形的部件（包括制造家用的轮子），使用阶梯形材料块，与不带螺纹的孔洞匹配，而且要使用直径非常大的钻头47

5.1 遇到危险：前面有弯曲的连接杆48

5.1.1 用轴承进行合适的驱动48

5.1.1.1 防止颠簸和跌落48

5.1.1.2 更换侧向的连接器49

5.1.1.3 在没有支承的情况下发生弯折49

5.2 制造一个轮毂适配型的连接器49

5.2.1 把电动机连接杆外部的直径与LEGO公司生产的轮子内径匹配起来50

5.2.2 仅仅是从连接器的圆棒开始51

5.2.3 制造内部和外部的轮毂匹配型圆盘52

5.2.3.1 选择一个形状52

5.2.3.2 确定尺寸52

5.2.3.3 选择原材料53

5.2.3.4 把原材料薄片切割成合适的尺寸54

5.2.3.5 在直径中心的孔洞中钻好1/4英寸的孔洞54

5.2.3.6 再问一次，为什么要测量出尺寸超过所需要的金属薄片呢？55

5.2.3.7 用旋转平台钻出孔洞56

5.2.3.8 在圆盘中钻出螺丝孔59

5.2.3.9 完成轮毂匹配型圆盘的内部和外部加工61

5.2.4 去掉LEGO公司生产的轮毂中心63

5.2.4.1 在加工的过程中紧固轮毂64

5.2.4.2 选择一个Silver＆Deming型号的钻头64

5.2.4.3 把轮毂中心的部分钻掉64

5.2.4.4 把轮毂中心的剩余部分打磨掉65

5.2.5 匹配部件，然后把它们黏接在一起66

5.2.5.1 把外部的圆盘与轮毂进行匹配，然后黏接66

5.2.5.2 把内部的圆盘与圆棒进行匹配，然后黏接66

5.2.5.3 等待胶水干燥67

5.3 总结67

第6章 理解电子实验过程中的标准和设置69

6.0 包括阅读电路图，使用一个墙壁嵌入式电源，磨毛发光二极管，理解硬件按钮的反弹和理解表面贴装技术69

6.1 阅读电路图69

6.1.1 连接导线70

6.1.2 设计部件70

6.1.2.1 标记字母的分配70

6.1.2.2 标记数字的分配71

6.1.3 标记部件71

6.1.3.1 标记电阻72

6.1.3.2 标记电容73

6.1.3.3 标记发光二极管和红外线发光二极管75

6.1.3.4 标记其他部件76

6.1.4 标明电源76

6.1.4.1 简化正极电源电压的标记76

6.1.4.2 把接地点用符号表示从而简化布线77

6.2 使用无焊接的面包板78

6.2.1 挑选一个无焊接的面包板78

6.2.2 搭建好一个无焊接的面包板以与照片匹配79

6.2.2.1 为无焊接的面包板上电80

6.2.2.2 选择一个交流电源适配器80

6.2.2.3 添加一些方便的设施81

6.3 了解示波器上面的曲线82

6.4 驾驭现代电子学的前沿时尚83

6.4.1 越过学习曲线的障碍83

6.4.2 不要使用过时的技术83

6.4.3 使用表面贴装的部件84

6.4.3.1 压缩表面贴装部件的尺寸84

6.4.3.2 告别穿透孔洞的部件85

6.4.3.3 用表面贴装部件进行工作85

6.4.3.4 把表面贴装部件转换成穿透孔洞的部件85

6.4.3.5 混合使用封装技术，并且进行匹配86

6.4.3.6 尺寸缩小到手工劳动级别以下87

6.5 总结87

第7章 制造一个线性电压校正器电源88

7.0 包括经典的5V 7805，电池反接保护，低回动校正器，简单但是改良过的电池反接保护，可变电源和头对头的匹配88

7.1 了解电压校正器88

7.2 了解线性电压校正器电源89

7.2.1 7805型线性电压校正器89

7.2.1.1 介绍一个基于7805型校正器的5V电源90

7.2.1.2 搭建基于7805型校正器的电源92

7.2.2 通过减小所需要的未校正的电压，改进电源电路94

7.2.2.1 用LM2940 MCP1702或者LP2954替代7805型校正器94

7.2.2.2 用一个功率场效应管替代1N5817型二极管96

7.2.2.3 在较低的电压下增加电阻97

7.2.2.4 选择一个电阻较低的p沟道功率场效应管97

7.2.2.5 分析不同线性电压校正器电路的最小输入电压98

7.2.2.6 提供3个5V线性电压校正器的输入／输出电压结果101

7.2.3 在线性电压校正器中考虑不同的因素104

7.2.3.1 防止电池反接的保护104

7.2.3.2 防止短路104

7.2.3.3 防止热过载104

7.2.3.4 一个完整电路的简化和低成本105

7.2.3.5 消耗静态电流105

7.2.3.6 隔离功率和噪声105

7.2.3.7 为你的机器人选择一款线性电压校正器107

7.2.4 改变市场环境就是限制5V线性校正器的选择空间108

7.3 继续进行优化过程109

第8章 进行机器人电源的改进111

8.0 包括大容量电容器，快速关断开关，爆炸性钽电容，旁路／解耦合，过电流保护和过电压保护111

8.1 把输入电容和输出电容的数值提高111

8.1.1 有了大容量电容之后，电池的寿命会增加113

8.1.2 有了大容量电容之后，电源关闭会出现延迟113

8.1.3 使用一个双刀双掷开关，以减小电源关闭的时间114

8.1.4 选择大容量电容115

8.1.5 为钽电容实现较高的安全富余空间116

8.2 添加神奇的电容117

8.3 在电路板上面布满旁路／解耦合电容117

8.3.1 旁路掉通住电源的较长通路119

8.3.2 在每个源头对噪声进行解耦合119

8.3.3 选择旁路／解耦合电容119

8.4 防止因为短路或者电流过载带来的损害120

8.4.1 判断是否必需电流过载保护120

8.4.2 用保险丝进行保护120

8.4.3 用一个手动复位电路断路器进行保护121

8.4.4 用一个固态自动复位的高分子聚合物正温度系数电阻设备进行短路和电流过载的保护121

8.4.4.1 大幅度增加电阻以大幅度减小电流121

8.4.4.2 安装高分子聚合物正温度系数电阻电流过载保护设备122

8.4.4.3 选择高分子聚合物正温度系数电阻电流过载保护123

8.5 在校正后的电路中防止受到电压过载的损害125

8.5.1 介绍齐纳二极管125

8.5.2 利用齐纳二极管在电压过载的情况下短接电源126

8.5.2.1 用电压过载短路使电流过载保护进入异常状态127

8.5.2.2 把这个组合中的一个成员去掉：齐纳二极管会成为牺牲品而损坏127

8.5.3 选择一个合适的击穿电压128

8.5.4 购买齐纳二极管128

8.6 把所有的部件组装起来构成一个稳健的机器人电源129

第9章 驱动电动机130

9.0 包括所有的电动机模式，单晶体管电动机驱动器，二极管保护，双极型H桥、逻辑芯片和微控制器130

9.1 为什么要使用电动机驱动器？130

9.1.1 在高于逻辑芯片可以提供的高电压下运行电动机131

9.1.2 在高于逻辑芯片可以提供的高电流下运行电动机131

9.1.3 电动机噪声会造成逻辑的错误131

9.1.4 使用未校正的电源和校正后的电源对电动机进行供电的对比132

9.2 展示电动机的4种模式132

9.2.1 顺时针旋转133

9.2.2 逆时针旋转134

9.2.3 自由旋转／滑行（缓慢衰减）134

9.2.4 制动／停止（快速衰减）134

9.2.4.1 耗费更多的能量134

9.2.4.2 通过快速衰减完成制动135

9.3 用简单的一个单一晶体管进行驱动135

9.3.1 介绍NPN双极型单一晶体管电动机驱动器电路136

9.3.1.1 用晶体管进行开关控制137

9.3.1.2 在电动机驱动电路中使用晶体管作为关／开的开关，而不是放大器138

9.3.1.3 用电阻来限制基极电流138

9.3.1.4 用二极管保护晶体管139

9.3.2 实现NPN型双极型单一晶体管的电动机驱动电路139

9.3.3 介绍PNP双极型单一晶体管电动机驱动器电路140

9.3.4 实现PNP型双极单一晶体管电动机驱动器电路140

9.4 把NPN型电动机驱动器和PNP型电动机驱动器放在一起141

9.4.1 把NPN型电动机驱动器电路和PNP型电动机驱动器电路组合起来142

9.4.2 避免短路142

9.5 经典的双极型H桥143

9.5.1 在H桥中实现顺时针旋转144

9.5.2 在H桥中实现逆时针旋转145

9.5.3 用一个H桥电气制动器使电动机减速145

9.5.4 用图中的上方的晶体管进行制动145

9.5.5 用H桥进行自由旋转147

9.5.6 列举其他的H桥组合方式147

9.5.7 实现经典的双极型H桥148

9.6 与图中的上方的晶体管打交道148

9.6.1 通过不校正逻辑芯片的方法而避免使用接合区149

9.6.2 通过对H桥进行校正而避免使用接合区149

9.6.3 通过一个NPN型晶体管完成与PNP型晶体管的接合149

9.6.3.1 拨动开关150

9.6.3.2 为R5选择一个电阻数值150

9.6.3.3 为双极型电动机驱动器电路确定电压的范围151

9.6.3.4 实现带有NPN型接合的PNP型单一晶体管双极型电动机驱动器151

9.6.3.5 完成双极型H桥152

9.6.4 使用一个接合芯片153

9.6.4.1 选择4427型芯片153

9.6.4.2 把4427型驱动芯片接合到H桥153

9.6.4.3 选择4427型驱动芯片或者一个类似的系列驱动芯片154

9.7 掌握电动机的控制技术155

第10章 驱动电动机157

10.0 本章内容包括功率金属氧化物半导体场效应管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tube,MOSFET）（以下简称“场效应管”）电动机的驱动，上拉电阻和下拉电阻，重要电动机的直通、并行场效应管以及电动机驱动芯片的匹配（包括4427系列芯片、SN7 54410系列芯片和多功能的MC33887芯片）157

10.1 用场效应管驱动电动机158

10.1.1 对n沟道功率场效应管单晶体管电动机驱动电路的介绍158

10.1.1.1 用电压而不是电流来控制晶体管开关158

10.1.1.2 一定要与场效应管的栅极相连159

10.1.1.3 实现n沟道功率场效应管单晶体管电动机驱动电路160

10.1.2 用电阻提供一个默认的输入数值160

10.1.2.1 通过上拉电阻把输入的默认值设置成高电平161

10.1.2.2 通过下拉电阻把输入的默认值设置成低电平162

10.1.2.3 为上拉电阻或者下拉电阻选择一个数值162

10.1.2.4 在无电阻、上拉电阻或者下拉电阻中做出选择163

10.1.3 重新修正n沟道功率场效应管单一晶体管电动机驱动器电路以加入一个下拉电阻164

10.1.4 实现n沟道带有下拉电阻的功率场效应管单一晶体管电动机驱动器电路165

10.1.5 介绍p沟道功率场效应管单一晶体管电动机驱动器电路166

10.1.6 实现p沟道功率场效应管单一晶体管电动机驱动器电路166

10.1.7 介绍功率场效应管H桥167

10.1.7.1 向电路中添加肖特基二极管是可选的，但是我们推荐这么做167

10.1.7.2 实现功率场效应管H桥168

10.1.7.3 接合到功率场效应管H桥上面168

10.1.8 选择功率场效应管172

10.1.8.1 我们需要减小开关电阻173

10.1.8.2 意识到场效应管是有电阻的174

10.1.8.3 加热会增加场效应管的电阻174

10.1.8.4 并联场效应管可以降低电阻174

10.1.8.5 对比并联场效应管晶体管和并联双极型晶体管176

10.2 用芯片驱动电动机177

10.2.1 设想一下理想的条件177

10.2.2 使用4427系列，作为独立的电动机驱动器178

10.2.3 在芯片上面使用经典的双极型H桥181

10.2.4 介绍MC3387型芯片：一款功能丰富的场效应管H桥电动机驱动器182

10.2.4.1 了解管脚184

10.2.4.2 实现MC33887型H桥电动机驱动器185

10.2.4.3 感知电动机的电流187

10.3 评估电动机驱动器189

10.3.1 评估电动机驱动器电流传送性能190

10.3.1.1 评估在非常轻的负载的条件下电动机驱动器电压输出190

10.3.1.2 评估在负载适中的条件下电动机驱动器电压输出191

10.3.2 评估电动机驱动器的效率192

10.3.2.1 评估在负载很大的条件下电动机驱动器电压输出192

10.3.2.2 评估在负载适中的条件下电动机驱动器电压输出193

10.4 总结194

第11章 制造一个红外线模块的障碍、对手和墙壁探测器195

11.0 包括松下公司生产的PNA4602M型38kHz的红外线探测器，包括74AC14型双色发光二极管驱动器，给出如何选择红外线发射机、选择微调电位器、减小串扰和选择电容的方法195

11.1 用一个流行的模块探测调制信号的红外线，或者另外一个跳到远程控制的原因196

11.1.1 介绍松下公司生产的PNA4602M型光集成电路196

11.1.2 连接好PNA4602M型光集成电路197

11.1.3 测试PNA4602M型光集成电路197

11.1.3.1 仔细观察调制后的信号198

11.1.3.2 更进一步地仔细观察探测延时199

11.2 通过包括一个发光二极管指示灯对探测电路进行扩展199

11.2.1 添加一个74AC14型反向器芯片用来驱动发光二极管199

11.2.2 检查指示灯电路200

11.2.2.1 用本地的电容对电源进行去噪200

11.2.2.2 用一个高级的互补型场效应管逻辑芯片为发光二极管供电200

11.2.2.3 用一个双色发光二极管表明探测状态和未探测状态201

11.3 完成反射探测器电路203

11.3.1 检查完整的反射性探测器电路图203

11.3.1.1 产生38kHz的光波204

11.3.1.2 发射38kHz的光波204

11.3.2 在一个无焊接的面包板上面实现38kHz的反射性探测器205

11.3.2.1 为PNA4602M型光集成电路选择一个红外线发光二极管205

11.3.2.2 购买一个合适的红外线发光二极管207

11.3.2.3 为R7和R6选择电位器207

11.3.2.4 选择电容208

11.4 使其正常工作211

第12章 对反射性探测器进行精确调整213

12.0 包括手动调整，插入红外线泄漏点，用一个处于频率模式的数字万用表进行调整，用示波器进行调整，红外线极限以及比较不同材料的距离探测213

12.1 调整到38kHz的频率上213

12.1.1 在探测到信号和探测不到信号之间选择一个中间阶段214

12.1.1.1 从未表明探测到物体就说明发射机存在某种问题214

12.1.1.2 总是表明探测到物体就说明信号存在泄漏214

12.1.2 在频率探测中使用数字万用表216

12.1.3 使用示波器217

12.1.4 揭示使用施密特触发器反向器的目的217

12.1.5 诊断在电路调整过程中出现的问题218

12.1.5.1 定位合理的频率精确度219

12.1.5.2 追求过分的频率精确度219

12.1.5.3 接受振荡器电路有限的精确度和稳定度219

12.2 反射性探测器的局限性220

12.2.1 无法在室外工作，也无法在过亮的光照条件下工作220

12.2.2 无法探测某些种类的物体221

12.2.3 无法探测到特别远处的物体，也无法探测到特别近的物体221

12.2.3.1 把你的距离和我的距离进行比较222

12.2.3.2 分析距离的结果222

12.2.4 无法提供距离范围的数值224

12.3 为一个实用性的机器人应用场景做好准备224

第13章 嘟嘟机器人225

13.0 制造无意识的房间探险者，把模块连接起来，用逻辑芯片进行控制，重新利用三明治机器人，制造机身部件的模板，使用节省空间的并联偏置电动机，交换齿轮，钻—摞电动机安装点，选择滑行器225

13.1 检查嘟嘟机器人226

13.2 从两侧观察嘟嘟机器人226

13.3 从顶部和下方观察嘟嘟机器人227

13.4 嘟嘟机器人的电路部分227

13.4.1 供给电源228

13.4.2 用简单的逻辑控制方向229

13.4.3 向左转和向右转230

13.4.4 逐渐向左转和逐渐向右转231

13.4.5 避免出现红外线泄漏231

13.5 制造嘟嘟机器人的机身232

13.6 声明警告因为齿轮电动机的可用性232

13.6.0 在嘟嘟机器人中使用精确的脱身齿轮电动机233

13.7 倾向于一些特定的属性234

13.8 设计机器人的机身235

13.8.1 制造模板235

13.8.2 打印模板236

13.8.3 连接模板236

13.8.4 在工件中调整模板237

13.8.5 购买孔洞，以提升中心定位的性能237

13.8.6 在机械加工工件的直边时，去除护带238

13.9 制造嘟嘟机器人的中心平台239

13.9.1 用铣床加工一个圆盘或者购买一个圆盘239

13.9.2 在嘟嘟机器人的中心平台安排好螺丝孔洞，再用螺丝攻进行加工239

13.10 检查嘟嘟机器人的电动机机械原理240

13.10.1 使用匹配的矩形电动机安装方案240

13.10.2 选择摩擦匹配的电动机或者使用固定螺丝241

13.10.3 用螺丝固定电动机241

13.10.4 连接到LEGO公司生产的齿轮和轮子上面242

13.11 选择LEGO公司生产的轮子242

13.11.1 把无用齿轮放置在轮子的中心243

13.11.2 减慢速度并且增加扭矩243

13.11.3 增加速度并且减小扭矩244

13.11.4 用滑轮而不是齿轮调整速度和扭矩244

13.12 达到LEGO生产的移动部件的物理极限245

13.13 制造嘟嘟机器人的电动机固定点246

13.13.1 确定电动机固定点的尺寸246

13.13.2 准备原材料246

13.13.3 选择现成的材料，而不是用铣床加工247

13.13.4 同时钻好所有的电动机固定点247

13.13.4.1 把这一摞材料放置在老虎钳上，要留有额外的余地248

13.13.4.2 放置钻头248

13.13.4.3 钻出3个孔洞249

13.13.4.4 准备钻出更大的电动机的孔洞249

13.13.4.5 放置好直径较宽的钻头250

13.13.4.6 钻出电动机的孔洞250

13.13.5 钻出孔洞用来把电动机的固定点固定在中心平台上面251

13.13.5.1 选择部分钻透的带螺纹的电动机固定点螺丝孔洞251

13.13.5.2 选择完全钻透的不带螺纹的电动机固定点螺丝孔洞252

13.13.5.3 沿着螺丝头滑动252

13.13.5.4 钻出电动机固定点的螺丝孔洞253

13.13.5.5 钻出部分穿透的电动机固定点孔洞254

13.13.6 展现出最终完工的电动机固定点254

13.14 总结嘟嘟机器人255

第14章 测试嘟嘟机器人的行进性能256

14.0 完成安全性检查，耗尽电能，测量电路的电阻，监测电流和常见的问题以及解决方案，设计障碍物路线，避免致命的卡住状态，理解高光束的滞回现象，以及使用短接跳线256

14.1 为测试性行进做好准备256

14.1.1 把所有的控制端都移动到安全或者适中的位置256

14.1.2 每次测试一个模块257

14.1.3 测量整个电路的电阻257

14.1.3.1 耗尽电源257

14.1.3.2 测量电阻258

14.1.3.3 电阻的数值过低259

14.1.3.4 电阻的数值过高259

14.1.4 把机器人放置在LEGO公司生产的积木上面259

14.1.5 检查电池的电压和极性260

14.1.6 在开启的时候观察电流的消耗260

14.2 准备好机器人，并且修正小的错误261

14.2.1 精确调节红外线反射性探测器261

14.2.2 反转红色发光二极管261

14.2.3 测试传感器262

14.2.4 搞混电动机的连接方式262

14.3 评估嘟嘟机器人的性能263

14.3.1 在测试行进的过程中遇到了问题263

14.3.1.1 遇到机器人反转的问题263

14.3.1.2 遇到机器人卡住的问题263

14.3.1.3 遇到机器人移动缓慢的问题264

14.3.1.4 遇到机器人移动过快的问题264

14.3.1.5 遇到机器人不断旋转的问题265

14.3.2 实践所有的机器人的功能266

14.3.3 挑战嘟嘟机器人266

14.3.3.1 避免使用厕纸轨道267

14.3.3.2 换成使用木块作为轨道267

14.3.3.3 环绕机器人268

14.4 机器人被卡住268

14.4.1 评估这种醉汉式的行进方式269

14.4.2 评估嘟嘟机器人的行进方式269

14.4.3 减小探测的模糊性270

14.4.3.1 试着使用一个电阻-电容电路270

14.4.3.2 试着使用一个远光灯滞回271

14.4.3.3 用一个多管脚的雄头重新引导信号和控制端274

14.4.3.4 简单的想法用完了275

第15章 如果我只有一个控制中枢276

15.0 包括Atmel公司生产的ATiny84型微控制器，微控制器和逻辑芯片的对比，如何对微控制器进行编程，一个简单的发光二极管的示例，七段发光二极管数码管，输入端（数字信号、模拟信号、中断、复位、上拉电阻和下拉电阻）、输出端（避免毛刺、高电流、脉冲宽度调制、串行通信）、单一红外线探测器、存储器、速度、时钟、定时器、看门狗电路以及选择微控制器的标准276

15.1 考虑Atmel公司生产的ATtiny84型微控制器作为一个示例277

15.2 对比微控制器和逻辑芯片277

15.2.1 选择逻辑芯片优于微控制器的情况277

15.2.2 选择微控制器优于逻辑芯片的情况278

15.3 对微控制器进行编程279

15.3.1 存储程序279

15.3.2 估计程序的存储量280

15.3.3 编写程序280

15.3.4 在没有.NET的条件下工作281

15.3.5 编译程序和下载程序281

15.3.6 调试程序282

15.3.6.1 点亮发光二极管282

15.3.6.2 改变一个管脚283

15.3.6.3 完成一次心跳284

15.3.6.4 驱动一个显示屏285

15.4 探索常见的微控制器功能286

15.4.1 微控制器的封装286

15.4.2 微控制器的管脚287

15.4.2.1 输入管脚287

15.4.2.2 输出管脚289

15.4.3 微控制器的存储器293

15.4.3.1 非挥发性的存储器293

15.4.3.2 用外部的非挥发性存储器进行补充293

15.4.3.3 挥发性的存储器294

15.4.4 微控制器指令的尺寸295

15.4.5 微控制器指令的复杂度296

15.4.6 微控制器的速度296

15.4.6.1 比较时钟的速度296

15.4.6.2 产生一个时钟信号297

15.4.6.3 把时钟作为计时器来使用298

15.4.7 特殊的看门狗299

15.4.8 低电压的看门狗300

15.5 选择微控制器300

15.5.1 用完了300

15.5.2 推荐Atmel公司生产的AVR 8-bit微控制器301

15.5.3 推荐Parallax公司生产的BASIC Stamp302

15.5.4 问问周围的人303

15.6 你的机器人制造好了303

第16章 制造嘟嘟机器人的子板304

16.0 包括连接两个并行的电路板，使用机械管脚插口，选择螺丝，重新加热焊接点，拦截输入端用来重新引导控制信号，软件去反弹，使用双列直插式开关，以及实现扩展接口304

16.1 转换成一个双层的配置结构305

16.1.1 连接到双列直插式的插口上面306

16.1.1.1 使用机械管脚的接口和顶座307

16.1.1.2 把子板固定在母板上面308

16.1.1.3 焊接顶座310

16.1.1.4 焊接新的双列直插式接口312

16.1.2 到达母板有一定的困难313

16.1.2.1 重新放置电源开关314

16.1.2.2 冒险进行堆放接口的工作314

16.1.2.3 遮挡红外线反射性探测器314

16.2 拦截信号：遇到了新的控制中枢316

16.2.1 保留有价值的功能316

16.2.2 重新跟踪红外线探测信号316

16.2.3 捕捉并扰乱停止的状态317

16.2.4 重新跟踪电动机和双极型发光二极管的控制信号318

16.2.5 产生（几乎）完整的控制信号318

16.3 扩展功能318

16.3.1 检查微控制器的管脚318

16.3.2 为微控制器上电319

16.3.3 探测墙壁和障碍物319

16.3.4 控制电动机和双色发光二极管320

16.3.5 控制双极型发光二极管320

16.3.6 读出按钮的数值320

16.3.6.1 解振荡一个输入端321

16.3.6.2 把按钮添加到子板上面322

16.3.7 提供双列直插式开关的选择323

16.3.7.1 通过软件解振荡323

16.3.7.2 避免时断时续的开关变化324

16.3.8 制造音乐325

16.3.9 剩下的管脚可以进行扩展325

16.3.10 与其他的模块或者计算机进行通信325

16.4 升级机器人326

第17章 添加地面传感器的模块327

17.0 包括光电阻、分压器、光强计、TAOS TSL257型光线至电压的放大光二极管集成电路、半环形面包板、挡板、沿路线行进的算法、机器人相扑的建议327

17.1 用光电阻感知亮度327

17.1.1 把不同的电阻通过分压器转换成不同的电压328

17.1.1.1 为分压器选择一个电压329

17.1.1.2 为分压器选择一个电阻330

17.1.1.3 保持在光电阻额定最大散热功率以下330

17.1.2 光电阻的响应是非线性的331

17.1.2.1 画出一个特定的光电阻的响应的图像332

17.1.2.2 计算灵敏度332

17.1.2.3 在一个给定的光照条件下计算任何阻值332

17.1.3 认识到不同的光电阻之间的不一致性333

17.1.3.0 测量不同333

17.1.4 电阻上升和下降的速度333

17.1.5 重新利用平衡式亮度传感电路335

17.2 用一个光二极管集成电路感知亮度335

17.2.1 给出地面反射性电路335

17.2.2 实现地面反射性电路336

17.2.2.1 切割出一个半圆形的面包板337

17.2.2.2 遮挡电路板337

17.2.2.3 安装上一个黑色的边缘338

17.2.2.4 取出LEGO公司生产的积木的中心339

17.2.2.5 调整并且测试地面反射性电路340

17.2.2.6 在一个最大化反射表面调整到刚好低于5V340

17.2.2.7 在一个最小化反射性的表面进行测试341

17.3 沿路线行进341

17.3.1 路线亮度的自动探测342

17.3.2 读取地面传感器的数值342

17.3.3 反转传感器的数值342

17.3.4 沿着暗色的路线行进343

17.3.5 在暗色的路线上定位到中心343

17.3.6 改进沿路线行进的算法344

17.4 在机器人的相扑比赛中竞争344

17.4.1 在机器人相扑比赛中让嘟嘟机器人就位345

17.4.2 在双列直插式开关的设置上采取策略346

17.5 扩展可能性346

第18章 呈上一顿机器人的大餐347

18.0 包括LM386型音频放大器，通过脉冲宽度调制的音乐，嘟嘟机器人的升级片，角度电动机的安装以及更多，平滑的轮子，弹簧管子晶须，杠杆开关和无线视频347

18.1 制造音乐347

18.1.1 给出音频电路348

18.1.2 实现音频电路348

18.1.3 调整音量348

18.1.3.1 监听二进制的信号349

18.1.3.2 增大音量349

18.1.4 驱动一个扬声器350

18.1.4.1 选择一个扬声器350

18.1.4.2 选择一个音频放大器的芯片，而不要选择一个简单的晶体管350

18.1.5 看到声音的波形351

18.1.6 播放一个音符351

18.1.7 播放一个音调352

18.1.7.0 在机器人运动的时候同时播放乐曲353

18.2 按比例增长353

18.2.1 制造一个双平台353

18.2.2 来回滑动354

18.2.3 用家用的垫圈提供更大的头部空间355

18.2.4 轮子插口355

18.2.5 支撑十字轴的两端356

18.3 安装电动机357

18.3.1 利用角度材料安装电动机357

18.3.1.1 购买铝制角度材料358

18.3.1.2 准备好合适的材料长度358

18.3.1.3 用一个模板钻出孔洞359

18.3.1.4 故意留有回旋余地，具体方法是钻出无螺纹的尺寸偏大的孔洞359

18.3.2 用合适角度的齿轮节省空间360

18.3.2.1 凹痕和凹槽360

18.3.2.2 插入轮子的轮轴360

18.3.2.3 减小摩擦361

18.3.2.4 把驱动链路放置在机器人的机身中361

18.3.3 改装一个直径较小的电动机连接杆和集成安装点，用来与LEGO公司生产的部件兼容362

18.3.3.1 调整齿轮电动机的连接杆362

18.3.3.2 打磨连接杆362

18.3.3.3 添加管子363

18.3.3.4 用一个基于销子的安装点连接电动机364

18.4 漫游到太阳能机器人的领域365

18.4.1 选择可以平稳行驶的轮子365

18.4.2 探测障碍物366

18.4.2.1 寻找光和感知阴影367

18.4.2.2 用细须传感器试探性地向四周行进367

18.4.2.3 使用弹簧管子367

18.4.2.4 杠杆开关368

18.5 从机器人的角度考虑一些问题370

18.5.1 给任何一个现存的机器人添加一个无线的摄像机370

18.5.2 用无线摄像机探索四周371

18.5.3 你自己用无线摄像机进行探索371

18.6 谢谢371

附录 互联网上的参考资料372