چندین دهه از زندگی ابتدایی‌ترین ربات‌ها می‌گذرد. هر ساله فیلم‌های بسیاری از همزیستی انسان و ربات اکران می‌شود که در برخی از آنها ربات‌ها موجودات پر استفاده و خوبی هستند و در بعضی از آنها باعث نابودی بشریت با کره زمین می‌شوند از تخیلات که بگذریم، هم‌اکنون ربات‌ها سهم بسزایی در پیشبرد اهداف صنعتی بشر دارند و باعث افزایش سرعت تولید، بالا بردن بازدهی و دقت در عملکرد می‌شوند. ولی یکی از نکات جالب توجه دیگر ربات‌ها ذهن بسیاری از دانشمندان دنیا را تسخیر کرده است.

تصور کنید که در یک وضعیت بسیار خطرناک در یک جای بسیار کثیف و مسموم ماموریتی باید انجام شود؛ طبیعتا کمتر انسانی رغبت به انجام چنین مأموریت‌هایی دارد زیرا جانش در خطر است و اینجاست که ربات‌ها بار دیگر پا به عرصه حضور می‌گذارند.

دانشمندان در چندین پروژه عظیم روی ساخت ماشین‌های بی‌سرنشین متمرکز شده‌اند که توانایی انجام ماموریت‌های هوایی، زمینی و دریایی را داشته باشند. ماموریت‌هایی که انسان‌ها به سختی انجام می‌دهند و اگر هم انجام دهند بسیار پر خطر است و کوچکترین اشتباهی باعث از دست دادن جانشان می‌شود. نمونه چنین ربات‌هایی هم اکنون در افغانستان و عراق در حال انجام ماموریت هستند.

فهرست مطالب

مقدمه ای بر علم رباتیک

ربات‌های زمینی

ارزان‌ترین‌ها

بی‌سرنشین‌های هوایی

دو روی سکه علم رباتیک

مقدمهای بر AVR

موتور پله ای

ساختار موتور پله ای

نحوه کنترل

نحوه کنترل 1 بیتی

نحوه کنترل 2 بیتی

انواع موتور های پله ای

سنسورها

فرستنده گیرنده مادون قروز (IR)

نحوه بستن مدار

سنسور GP2S09

انواع درایور موتور

برنامه ربات مسیریاب

*مقاله درمورد بهینه‌سازی و معرفی انواع مختلف روش‌های آن*

بهینه‌سازی و معرفی انواع مختلف روش‌های آن

چکیده

بهینه‌سازی یک فعالیت مهم و تعیین‌کننده در طراحی ساختاری است. طراحان زمانی قادر خواهند بود طرح‌های بهتری تولید کنند که بتوانند با روش‌های بهینه‌سازی در صرف زمان و هزینه طراحی صرفه‌جویی نمایند. بسیاری از مسائل بهینه‌سازی در مهندسی، طبیعتاً پیچیده‌تر و مشکل‌تر از آن هستند که با روش‌های مرسوم بهینه‌سازی نظیر روش برنامه‌ریزی ریاضی و نظایر آن قابل حل باشند. بهینه‌سازی ترکیبی (Combinational Optimization)، جستجو برای یافتن نقطه بهینه توابع با متغیرهای گسسته (Discrete Variables) می‌باشد. امروزه بسیاری از مسائل بهینه‌سازی ترکیبی که اغلب از جمله مسائل با درجه غیر چندجمله‌ای (NP-Hard) هستند، به صورت تقریبی با کامپیوترهای موجود قابل حل می‌باشند. از جمله راه‌حل‌های موجود در برخورد با این گونه مسائل، استفاده از الگوریتم‌های تقریبی یا ابتکاری است. این الگوریتم‌ها تضمینی نمی‌دهند که جواب به دست آمده بهینه باشد و تنها با صرف زمان بسیار می‌توان جواب نسبتاً دقیقی به دست آورد و در حقیقت بسته به زمان صرف شده، دقت جواب تغییر می‌کند.

1- مقدمه

هدف از بهینه‌سازی یافتن بهترین جواب قابل قبول، با توجه به محدودیت‌ها و نیازهای مسأله است. برای یک مسأله، ممکن است جواب‌های مختلفی موجود باشد که برای مقایسه آنها و انتخاب جواب بهینه، تابعی به نام تابع هدف تعریف می‌شود. انتخاب این تابع به طبیعت مسأله وابسته است. به عنوان مثال، زمان سفر یا هزینه از جمله اهداف رایج بهینه‌سازی شبکه‌های حمل و نقل می‌باشد. به هر حال، انتخاب تابع هدف مناسب یکی از مهمترین گام‌های بهینه‌سازی است. گاهی در بهینه‌سازی چند هدف به طور همزمان مد نظر قرار می‌گیرد؛ این گونه مسائل بهینه‌سازی را که دربرگیرنده چند تابع هدف هستند، مسائل چند هدفی می‌نامند. ساده‌ترین راه در برخورد با این گونه مسائل، تشکیل یک تابع هدف جدید به صورت ترکیب خطی توابع هدف اصلی است که در این ترکیب میزان اثرگذاری هر تابع با وزن اختصاص یافته به آن مشخص می‌شود. هر مسأله بهینه‌سازی دارای تعدادی متغیر مستقل است که آنها را متغیرهای طراحی می‌نامند که با بردار n بعدی x نشان داده می‌شوند.

هدف از بهینه‌سازی تعیین متغیرهای طراحی است، به گونه‌ای که تابع هدف کمینه یا بیشینه شود.

مسائل مختلف بهینه‌سازی به دو دسته زیر تقسیم می‌شود:

الف) مسائل بهینه‌سازی بی‌محدودیت: در این مسائل هدف، بیشینه یا کمینه کردن تابع هدف بدون هر گونه محدودیتی بر روی متغیرهای طراحی می‌باشد.

ب) مسائل بهینه‌سازی با محدودیت: بهینه‌سازی در اغلب مسائل کاربردی، با توجه به محدودیت‌هایی صورت می‌گیرد؛ محدودیت‌هایی که در زمینه رفتار و عملکرد یک سیستم می‌باشد و محدودیت‌های رفتاری و محدودیت‌هایی که در فیزیک و هندسه مسأله وجود دارد، محدودیت‌های هندسی یا جانبی نامیده می‌شوند.

معادلات معرف محدودیت‌ها ممکن است به صورت مساوی یا نامساوی باشند که در هر مورد، روش بهینه‌سازی متفاوت می‌باشد. به هر حال محدودیت‌ها، ناحیه قابل قبول در طراحی را معین می‌کنند.

به طور کلی مسائل بهینه‌سازی با محدودیت را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

Minimize or Maximize : F(X) (1-1 )

Subject to : I = 1,2,3,…,p

j = 1,2,3,…,q

k = 1,2,3,…,n

که در آن X={ بردار طراحی و رابطه‌های (1-1) به ترتیب محدودیت‌های نامساوی، مساوی و محدوده قابل قبول برای متغیرهای طراحی می‌باشند.

1-1- بررسی روش‌های جستجو و بهینه‌سازی

پیشرفت کامپیوتر در طی پنجاه سال گذشته باعث توسعه روش‌های بهینه‌سازی شده، به طوری که دستورهای متعددی در طی این دوره تدوین شده است. در این بخش، مروری بر روش‌های مختلف بهینه‌سازی ارائه می‌شود.

شکل 1-1 روش‌های بهینه‌سازی را در چهار دسته وسیع دسته‌بندی می‌کند. در ادامه بحث، هر دسته از این روش‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند.

شکل 1 ـ 1: طبقه‌بندی انواع روش‌های بهینه‌سازی

1-1-1- روش‌های شمارشی

در روش‌های شمارشی (Enumerative Method)، در هر تکرار فقط یک نقطه متعلق به فضای دامنه تابع هدف بررسی می‌شود. این روش‌ها برای پیاده‌سازی، ساده‌تر از روش‌های دیگر می‌باشند؛ اما به محاسبات قابل توجهی نیاز دارند. در این روش‌ها سازوکاری برای کاستن دامنه جستجو وجود ندارد و دامنه فضای جستجو شده با این روش خیلی بزرگ است. برنامه‌ریزی پویا (Dynamic Programming) مثال خوبی از روش‌های شمارشی می‌باشد. این روش کاملاً غیرهوشمند است و به همین دلیل امروزه بندرت به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قبل از ساخت میکروکنترلرها ، برای ساخت هر وسیله یا ابزاری برای اندازه گیری های مختلف مثل دما ، ولتاژ ، جریان ، فرکانس و ... از سخت افزار در سطح وسیعی استفاده می شد . ولی با ساخت و اختراع میکروکنترلرها انجام این نوع اندازه گیری ها آسانتر شد .

هدف از انجام این پروژه به دست آوردن سخت افزاری است که گوشه ای از قابلیت های یک میکروکنترلر از جمله دقت و سرعت را نشان می دهد .

در این پروژه سعی شده با استفاده از میکروکنترلر AVR و صفحه کلید 4×4 تمام کلیدها اسکن می شود.

این پروژه شامل دو قسمت : 1) نرم افزار ، 2) سخت افزار می باشد .

وجود میکروکنترلر باعث شده است مقدار زیادی از سخت افزار را که قبلا مورد استفاده قرار می گرفت حذف نماید . در ادامه به توضیح این دو بخش و نحوه عملکرد AVR پرداخته شده است .

فهرست مطالب

طراحی میکروکنترلر AVR جهت اسکن. ۱

چکیده : ۲

تاریخچه و مقدمه : ۲

Intel 8008: 3

Intel 8080: 4

سایر ریزپردازنده های اولیه : ۴

ریزپردازنده های امروزی : ۵

انواع میکروپروسسورها : ۵

مقدمه : ۷

الکترونیک در زندگی امروز. ۷

۲-۱ سیستم های الکترونیکی. ۷

۳-۱ مدارهای خطی و مدارهای رقمی. ۸

فصل اول: مختصری از نحوه کار با AVR.. 11

1-1- خصوصیات Atmega16L و Atmega16. 11

1-1-1- ترکیب پایه ها: ۱۴

۲-۱-۱- فیوز بیت های ATMEGA16. 14

2-1- بررسی پورت های میکرو ATMEGA16. 18

1-2-1- پورت B : 18

استفاده از پورت B به عنوان یک I/O عمومی دیجیتال : ۱۹

دیگر کاربردهای پورت B : 19

2-2-1- پورت C : 22

استفاده از پورت C به عنوان یک I/O عمومی دیجیتال : ۲۲

دیگر کاربردهای پورت C : 24

3-2-1- پورت D : 25

استفاده از پورت D به عنوان یک I/O عمومی دیجیتال : ۲۵

دیگر کاربردهای پورت : ۲۶

۳-۱- کلاک سیستم ۲۹

توزیع کلاک : ۲۹

۲-۳-۱- اسیلاتور کریستالی ( EXTERNAL CRYSTAL/CERAMIC RESONATOR ): 31

3-3-1- اسیلاتور کریستالی فرکانس پایین : ۳۳

۴-۳-۱- اسیلاتور RC خارجی ( EXTERNAL RC OCSILLATOR ) : 34

5-3-1- اسیلاتور RC کالیبره شده داخلی : ۳۵

۶-۳-۱- کلاک خارجی ( EXTERNAL CLOCK ): 36

فصل دوم : نرم افزار. ۳۸

۱-۲- نحوه عملکرد نرم افزار. ۳۸

فصل سوم : سخت افزار. ۴۵

۱-۳- صفحه نمایش LCD.. 45

1-1-3- توصیف پایه های LCD : 47

2-1-3- برگه اطلاعات LCD : 52

3-1-3- دستورات و توابع مربوط LCD.. 54

2-3- ولت متر دیجیتال: ۵۷

تنظیم ولتاژ مرجع :89