Download PIC robotics by john iovine

www.electronicbo.com PIC Robotics This page intentionally left blank PIC Robotics A Beginner’s Guide to  Robotics Projects Using the PICmicro www.electronicbo.com John Iovine McGraw­Hill New York Chicago San Francisco Lisbon London Madrid Mexico City Milan New Delhi San Juan Seoul Singapore Sydney Toronto Copyright  ©  2004  by  The  McGraw­Hill  Companies,  Inc.  All  rights  reserved Manufactured in the United States of America. Except as permitted under the United States Copyright Act of 1976, no part of this publication may be reproduced or dis­ tributed  in  any  form  or  by  any  means,  or  stored  in  a  database  or  retrieval  system, without the prior written permission of the publisher 0­07­139455­9 The material in this eBook also appears in the print version of this title:  0­07­137324­1 All trademarks are trademarks of their respective owners. Rather than put a trade­ mark symbol after every occurrence of a trademarked name, we use names in an edi­ torial  fashion  only,  and  to  the  benefit  of  the  trademark  owner,  with  no  intention  of infringement  of  the  trademark.  Where  such  designations  appear  in  this  book,  they have been printed with initial caps McGraw­Hill eBooks are available at special quantity discounts to use as premiums and sales promotions, or for use in corporate training programs. For more informa­ tion, please contact George Hoare, Special Sales, at george_hoare@mcgraw­hill.com or (212) 904­4069 TERMS OF USE This  is  a  copyrighted  work  and  The  McGraw­Hill  Companies,  Inc.  (“McGraw­Hill”) and its licensors reserve all rights in and to the work. Use of this work is subject to these terms. Except as permitted under the Copyright Act of 1976 and the right to store and retrieve one copy of the work, you may not decompile, disassemble, reverse engineer, reproduce, modify, create derivative works based upon, transmit, distribute, disseminate, sell, publish or sublicense the work or any part of it without McGraw­ Hill’s prior consent. You may use the work for your own noncommercial and personal use; any other use of the work is strictly prohibited. Your right to use the work may be terminated if you fail to comply with these terms THE WORK IS PROVIDED “AS IS.” McGRAW­HILL AND ITS LICENSORS MAKE NO  GUARANTEES  OR  WARRANTIES AS  TO  THE ACCURACY, ADEQUACY  OR COMPLETENESS  OF  OR  RESULTS  TO  BE  OBTAINED  FROM  USING  THE WORK, INCLUDING ANY INFORMATION THAT CAN BE ACCESSED THROUGH THE  WORK  VIA HYPERLINK  OR  OTHERWISE,  AND  EXPRESSLY  DISCLAIM ANY WARRANTY, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTIC­ ULAR PURPOSE. McGraw­Hill and its licensors do not warrant or guarantee that the functions contained in the work will meet your requirements or that its operation will  be  uninterrupted  or  error  free.  Neither  McGraw­Hill  nor  its  licensors  shall  be liable to you or anyone else for any inaccuracy, error or omission, regardless of cause, in the work or for any damages resulting therefrom. McGraw­Hill has no responsi­ bility  for  the  content  of  any  information  accessed  through  the  work.  Under  no  cir­ cumstances  shall  McGraw­Hill  and/or  its  licensors  be  liable  for  any  indirect, incidental,  special,  punitive,  consequential  or  similar  damages  that  result  from  the use of or inability to use the work, even if any of them has been advised of the possi­ bility of such damages. This limitation of liability shall apply to any claim or cause whatsoever whether such claim or cause arises in contract, tort or otherwise DOI: 10.1036/0071394559 For more information about this title, click here Preface xi Chapter 1 Robot Intelligence What Is a Microcontroller? Why Use a Microcontroller? Designer Computers—So Many Microcontrollers The Compiler PIC Programming Overview Software and Hardware PicBasic and PicBasic Pro Compilers EPIC Programmer Firmware Consumables 16F84 PIC Microcontroller Step 1: Writing Code (the Basic Program) Step 2: Using the Compiler Step 3: Installing the Firmware, or Programming the PIC Chip Ready, Steady, Go Parts List Chapter 2 Installing the Compiler 1 2 2 5 7 8 11 Installing the PicBasic Compiler Software Installing the PicBasic Pro Compiler 11 12 Chapter 3 Installing the EPIC Software 19 Installing the EPIC Software in Windows Installing the EPIC Software, DOS Version Supplemental—Applications Directory 19 22 22 Chapter 4 CodeDesigner 23 CodeDesigner Features Software Installation 23 25 v www.electronicbo.com Contents vi Contents Setting CodeDesigner Options First Program The EPIC Programming Board Software Parts List Chapter 5 Using DOS to Code, Compile, and Program 25 31 33 35 37 Compile Programming the PIC Chip The EPIC Programming Board Software Using EPIC DOS Version Continuing with the wink.bas Program 39 43 44 45 45 Chapter 6 Testing the PIC Microcontroller 49 The PIC Microntroller The Solderless Breadboard Three Schematics, One Circuit Wink Troubleshooting the Circuit PIC Experimenter’s Board and LCD Display PIC Experimenter’s Board Use Simple Experiment Built­in LCD Using the LCD: PicBasic and PicBasic Pro Examples Introduction to Binary and the PIC Microcontroller Using TRIS and Port Registers Accessing the Ports for Output Counting Program Counting in Binary by 1 Input The button Command A button Example peek peek and PicBasic Pro Basic Input and Output Commands Servomotors Parts List Chapter 7 Intelligence Approaches to Building Intelligence Where’s the Intelligence? Layered Behavioral Responses Behavior­Based Robotics Chapter 8 Walter’s Turtle Behavior­Based Robotics William Grey Walter—Robotics Pioneer Four Modes of Operation 49 49 50 53 54 54 56 56 58 60 63 65 68 70 71 71 72 72 74 75 76 77 78 79 83 83 85 85 86 87 87 87 88 Observed Behavior Building a Walter Tortoise Drive and Steering Motors Modifying the HS­425BB Servomotor Sheet Metal Fabrication Shell Finding the Center of Gravity Attaching Bumper to Robot Base Bumper Switch Mounting the Steering Servomotor Photoresistor Trimming the Sensor Array Schematic Program Adding Sleep Mode Power Behavior Fudge Factor Light Intensity Handedness Parts List Chapter 9 Braitenberg Vehicles Neural I/O Relationships Vehicles Building Vehicles Back Wheels Front Wheels CdS Photoresistor Cells Trimming the Sensor Array PIC 16F84 Microcontroller Testing Second Braitenberg Vehicle (Avoidance Behavior) Parts List Chapter 10 Hexapod Walker Imitation of Life Six Legs—Tripod Gait Three­Servomotor Walker Robot Function Moving Forward Moving Backward Turning Left Turning Right Construction Mounting the Servomotors Leg Positioning Linkage vii 88 89 90 91 97 99 100 101 104 107 109 112 114 115 121 121 121 121 121 123 123 125 126 126 128 129 131 133 137 139 139 141 141 143 143 143 144 144 145 146 147 148 148 151 152 154 www.electronicbo.com Contents  viii Contents Center (Tilt) Servomotor Sensors Electronics Microcontroller Program Parts List Chapter 11 Speech Recognition Applications Software Approach Learning to Listen Speaker­Dependent and Speaker­Independent Recognition Recognition Style Speech Recognition Circuit Circuit Construction Keypad To Train Testing Recognition Error Codes Clearing the Trained Word Memory Independent Recognition System Voice Security System Speech Interface Control Circuit How the Circuit Works PIC 16F84 Microcontroller Program Active High Output SPDT Relay Output Circuit Construction Programming the Speech Recognition Circuit: Training, Testing, and Retraining SRI­02 and SRI­03 Interfaces Robot Control Parts List Chapter 12 Robotic Arm Servomotor Building Blocks for Robotics Basic Servomotor Bracket Assembly Assembling Multiple­Servomotor Assemblies Building a Five­Servomotor Robotic Arm Servomotors Servomotor Controllers Simple Servomotor Controller Four­ and Five­Servomotor Controllers Increasing the Lifting Capacity of the Robotic Arm Adding a Robotic Arm Base Parts List Chapter 13 Bipedal Walker Robot A Question of Balance? A Little Feedback Servomotors 154 155 158 159 164 165 167 167 167 167 168 168 168 169 169 172 172 172 172 173 173 174 176 177 177 177 177 180 180 181 185 185 186 189 192 197 199 200 204 215 216 223 225 226 227 227 Contents  228 228 230 231 233 234 241 242 242 Chapter 14 Color Robotic Vision System 243 CMU Camera Serial Communication VB Application Program Interfacing the CMU Camera to a Robot PIC 16F84 Runs at 16 MHz Program 1 Program 2 Incandescent or Fluorescent Lighting Servomotors for Robot Program 3 Robot Construction Running the Program Going Further Parts List 244 245 248 250 251 251 254 254 259 261 264 266 267 267 Suppliers 269 Index 271 www.electronicbo.com Servomotor Brackets Footpads Assembly Schematic Program Subroutines M1, M2, and M3 Going Further Turning Right and Left Parts List ix ...www.electronicbo.com PIC Robotics This page intentionally left blank PIC Robotics A Beginner’s Guide to  Robotics Projects Using the PICmicro www.electronicbo.com John Iovine McGraw­Hill... for a large variety of PIC microcontrollers EPIC Programmer The  second  item  needed  is  the  EPIC  Programmer,  also  made  by microEngineering  Labs,  Inc.  The  EPIC  Programmer  consists  of  software (EPIC) ... It  is called  PicBasic.  (The  PicBasic  and  PicBasic  Pro  compilers  used  to  write PicBasic  programs  are  products  and  trademarks  of  microEngineering  Labs, Inc.)  PicBasic  is  similar