1. RoBoard 與 LEGO NXT

2. LEGO NXT

3. RoBoard
• 24 PWM ⇒ 控制 PWM servo
• 4 serial ports ⇒ 控制 serial servo
• I2
C/ADC port ⇒ 各種 sensor, LEGO NXT
• USB port ⇒ Camera, Wii, Kinect
• Computing Power ⇒ 複雜的控制演算法

4. RoBoard 的附加價值
• 上網 , 打 BBS, MSN
– 雖然 不動跑 YouTube
• 動物機
– 超低功耗 (2W), P2P 極品
• 打 Word, 做投影片

5. OutLine
• RoBoard <--> NXT sensors 轉接線材製作
• RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
• RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理
• RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
• RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
• RoBoard 控制 NXT Motor 原理

6. NXT Sensors
Pin Number Color Name(Sensor)
1 White Anx
2 Black GND
3 Red GND
4 Green IPOWERx
5 Yellow DIGIxI0
6 Blue DIGIxI1

8. NXT Motor
Pin Number Color Name(Motor)
1 White Mx1
2 Black Mx2
3 Red GND
4 Green POWERMx
5 Yellow TACHOx0
6 Blue TACHOx1

9. • RoBoard 連接 NXT 轉接頭線材之製作
準備材料 : LEGO NXT 轉接頭  1( 可由翰尼斯購得 )
線材  6( 一般材料行購得 )
RoBoard <--> NXT 轉接線材製作 (1)
LEGO NXT 轉接頭

10. RoBoard <--> NXT 轉接線材製作 (2)

11. • 製作 AD 使用的連接線 ( 包含 10KΩ pull-up
resistor )
準備材料 : 10KΩ 電阻  1 ( 一般材料行購得 )
線材  2 ( 一般材料行購得 )
RoBoard <--> NXT sensors 轉接線材製作 (1)
10(9+1) kΩ 電阻

12. RoBoard <--> NXT sensors 轉接線材製作 (2)

13. NXT Touch Sensor
• 觸碰感測器藉由是否被按下可以知道與物
體之間的碰撞情形
• 通常會用在偵測機器人是否與物體有接觸
或碰撞

14. RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
(1)
• Touch Sensor 的內部電路圖

15. • Touch Sensor 與 RoBoard 的連接
RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
(2)
Touch Sensor
VCC(5V)
AD-VINx
GND
GND
RoBoard
with a 10KΩ pull-up resistor

16. RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
(3)

17. • Touch Sensor 在 RoBoard 上的回傳值定義
RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
(4)

18. • RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 範例 :
int val;
roboio_SetRBVer(RB_100); // 設定 RoBoard 版本
spi_Init(SPICLK_21400KHZ); // 初始化 SPI
val = adc_ReadCH(0); // 讀取 AD CH0 的值
if (val == ADC_READFAIL)
printf("ERROR: fail to read ADC value on channel 0!n");
else
printf("ADC value on channel 0 = %4dr", val);
RoBoard 控制 NXT Touch Sensor 原理
(5)

19. NXT Light Sensor
• 光線明暗感測器可偵測反射物質的亮度。
• 國際奧林匹克機器人競賽中的軌跡賽項目
，便是利用此感測器去應用的。

20. RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理 (1)
• Light Sensor 的內部電路圖

21. • Light Sensor 與 RoBoard 的連接
RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理 (2)
VCC(5V)
AD-VINx
GND
VCC(5V)
GPIO
with a 10KΩ pull-up resistor
RoBoard
Light Sensor

22. RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理 (3)

23. • Light Sensor 在 RoBoard 上回傳值的定義
RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理 (4)
當光線亮度較高時，回傳值會
較低。
當光線亮度較低時，回傳值會
較高。
PS: 另外紅色燈光的部分可藉由 GPIO 控制 : GPIO 1 ⇒
亮
GPIO 0 ⇒ 暗

24. RoBoard 控制 NXT Light Sensor 原理 (5)
• RoBoard 控制 NXT Light Sensor 範例 :
int val;
roboio_SetRBVer(RB_100); // 設定 RoBoard 版本
spi_Init(SPICLK_21400KHZ); //init SPI lib for accessing the A/D converter
rcservo_Init(RCSERVO_USENOPIN); // 設定為 GPIO 模式
val = adc_ReadCH(0); // 讀取 AD CH0 的值
if (val > 600)
rcservo_OutPin(RCSERVO_PINS6, 0); // 關掉紅燈
else
rcservo_OutPin(RCSERVO_PINS6, 1); // 開啟紅燈

25. NXT Sound Sensor
• 聲音感測器用來偵測週遭聲音大小，其測
量單位分為 dB( 分貝 ) 和 dBA( 調整分貝 ) 兩
種。
• 在機器人的應用上可以用來記錄聲音的聲
紋，進而做比對、辨識的應用。

26. RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
(1)
• Sound Sensor 的內部電路圖

27. RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
(2)
• Sound Sensor 與 RoBoard 的連接
VCC(5V)
AD-VINx
GND
VCC(5V)
GPIO
GPIO
with a 10KΩ pull-up resistor
RoBoard
Sound Sensor

28. RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
(3)

29. • Light Sensor 在 RoBoard 上回傳值的定義
測量單位分為 dB( 分貝 ) 和 dBA( 調整分貝 ) 兩種 ( 利用
GPIO 改變 PIN5, PIN6 的 high, low 來控制測量單位 )
RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
(4)
聲音較大時回傳值較低 ; 聲音較小時，回傳值較高
。

30. RoBoard 控制 NXT Sound Sensor 原理
(5)
• RoBoard 控制 NXT Light Sensor 範例 :
int val;
roboio_SetRBVer(RB_100); // 設定 RoBoard 版本
spi_Init(SPICLK_21400KHZ); //init SPI lib for accessing the A/D converter
rcservo_Init(RCSERVO_USENOPIN); // 設定為 GPIO 模式
rcservo_OutPin(RCSERVO_PINS6, 0); // 設定測量單位 (dB or dBA)
rcservo_OutPin(RCSERVO_PINS7, 1); //(dB:1, 0 ; dBA:0, 1)
val = adc_ReadCH(1); // 讀取 AD CH1 的值
if (val == ADC_READFAIL)
printf("ERROR: fail to read Sound sensor on channel 1!n");
else
printf("Sound sensor return val = %4dr", val);

31. NXT Ultrasonic Sensor
• 超音波感測器藉由發射聲波至物體碰撞反
射回來的時間來判斷距離的遠近
• 檢測前方是否有物體，並測量與物體的距
離，可以進行閃避或清除的工作

32. • Ultrasonic Sensor 的內部電路圖
RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
(1)

33. NXT I2C V.S. Standard I2C
Standard I2C
NXT I2C
SDA
SCL

34. RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
(2)
• Ultrasonic Sensor 與 RoBoard 的連接
VCC(9V)
GND
GND
VCC(5V)
SCL
SDA
RoBoard
Ultrasonic Sensor

35. RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
(3)

36. RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
(4)
• Ultrasoni Sensor 在 RoBoard 上回傳值的定義
當回傳的值越低時，代表離障礙物距離越短。

37. RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 原理
(5)
• RoBoard 控制 NXT Ultrasonic Sensor 範例 :
unsigned char data[1] = {0};
roboio_SetRBVer(RB_100); // 設定 RoBoard 版本
i2c_InitSW(I2CSW_LEGO, 100); // 設定 I2C 為 LEGO Mode, clock delay 100ms
i2c_SensorRead(0x02 >> 1, 0x42, data, 1); // 讀取 Ultrasonic Sensor 的值
printf("data = %8dr", data[0]); // 讀取 AD CH1 的值

38. NXT Motor
• NXT Motor 可做為驅動車子的馬達，或是應用於需要
旋轉的關節等等。使用者可以控制馬達的轉向、轉動
角度與轉動速度。

39. RoBoard 控制 NXT Motor 原理
(1)
馬達
編碼器
NXT Motor
• NXT Motor 為直流馬達與編碼器所組成，跟伺服馬達相比
，少了控制器。
馬達
編碼器
Servo Motor
控制器

40. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (2)
• 方向控制 : H - Bridge

41. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (3)
• 方向控制 : H - Bridge

42. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (4)
• 轉速控制
平均電
壓

43. 
為了方便，可以在電子材料行購買 H-Bridge IC ，一
般常見的 IC 腳位 :
RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (5)

44. PIN Color Name
1 White Mx1
2 Black Mx2
3 Red GND
4 Green POWERx
5 Yellow TACHOx0
6 Blue TACHOx1
Motor
Encoder
NXT Motor
RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (6)
• NXT Motor 訊號腳位 :

45. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (7)
• RoBoard 、 H-Bridge IC 和 Motor 的連接 ( 無回朔 )
IN1
IN2
OUT1
OUT2
GND
VCC
PIN Color Name
1 White Mx1
2 Black Mx2
PWM
PWM
GND
Vxx
GPIO
GPIO
H-Bridge RoBoard
NXT Motor

46. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (8)

47. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (9)
• RoBoard 控制 NXT 範例 :
Unsigned long duty = 60L, period = 128L;
roboio_SetRBVer(RB_100);
rcservo_Init(RCSERVO_USEPINS3 + RCSERVO_USEPINS4);
rcservo_EnterPWMMode();
rcservo_SendCPWM(RCSERVO_PINS3, period, duty); // Clockwise
rcservo_StopPWM(RCSERVO_PINS3);
rcservo_SendCPWM(RCSERVO_PINS4, period, duty); // Counterclockwise
rcservo_StopPWM(RCSERVO_PINS4);
rcservo_Close();

48. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (10)
• NXT Moter 回朔方式 :

49. PIN Case 1 Case 2 Case 3 Case 4
PIN5 H → H H → L L → L L → H
PIN6 L → H H → H H → L L → L
• 回朔訊號 : 逆時針旋轉
RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (11)
PIN5
PIN6

50. PIN Case 1 Case 2 Case 3 Case 4
PIN5 H → H H → L L → L L → H
PIN6 H → L L → L L → H H → H
RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (12)
• 回朔訊號 : 順時針旋轉
PIN6
PIN5

51. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (13)
• H-Bridge IC 的電流回朔功能，偵測直流馬達的的電
流大小。
簡易直流馬達等效電
路

52. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (14)
• RoBoard 、 H-Bridge IC 和 Motor 的連接 ( 有回朔 )
IN1
IN2
OUT1
OUT2
GND
VCC
PIN Color
1 White
2 Black
3 Red
4 Green
5
Yello
w
6 Blue
NXT Motor
H-Bridge
PWM
PWM
GND
VCC(5V)
GPIO
GPIO
RoBoard
GPIO

53. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (15)

54. RoBoard 控制 NXT Motor 原理 (16)
• RoBoard 讀取 NXT Motor 回授範例 :
int count = 0; // 周期數
unsigned long data, pre_data;
roboio_SetRBVer(RB_100);
pre_data = rcservo_Inps(RCSERVO_USEPINS1 + RCSERVO_USEPINS2);
while(!kbhit()){ // 監控 PIN 腳的電位變化
data = rcservo_Inps(RCSERVO_USEPINS1 + RCSERVO_USEPINS2);
if(pre_data == 1L && data == 3L) // 1 : PIN5 = 1, PIN6 = 0
count -= 1; // 3 : PIN5 = PIN6 = 1
else if(pre_data == 3L && data == 1L)
count += 1;
pre_data = data;
}
Printf(“%dn”, count);

55. Thanks