基于PTR6000的足球機器人無(wú)線(xiàn)通信系統的設計

摘要：無(wú)線(xiàn)通信系統是足球機器人閉環(huán)控制系統的一個(gè)重要組成部分，上位機與機器人小車(chē)的通信通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊來(lái)實(shí)現。提出一種基于PTR6000的足球機器人無(wú)線(xiàn)通信系統方案，包括發(fā)射器和接收器的硬件和軟件的設計及實(shí)現，有效地提高了通信系統的性能，為足球機器人系統提供了一個(gè)高效可靠的通信平臺。
關(guān)鍵詞：足球機器人；無(wú)線(xiàn)通信；PTR6000；DSP2407

0 引言
小型機器人足球融合機械設計、自動(dòng)控制、無(wú)線(xiàn)通信、圖像識別、智能體設計等多項技術(shù)，已成為機器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)十分引人注目的熱點(diǎn)。機器人足球比賽系統是一個(gè)閉環(huán)控制系統，它一般由決策、機器人小車(chē)、視覺(jué)和無(wú)線(xiàn)通信四個(gè)子系統組成。其中，無(wú)線(xiàn)通信系統是銜接主機和底層機器人之間聯(lián)系的不可缺少的一環(huán)，其主要任務(wù)是將決策系統的控制命令實(shí)時(shí)準確地傳送給每個(gè)機器人，機器人按照決策系統的指令做出相應的動(dòng)作，其通信性能好壞，將嚴重影響機器人的運動(dòng)和比賽的順利進(jìn)行。由于機器人足球比賽是一個(gè)動(dòng)態(tài)、快速的實(shí)時(shí)系統，要求無(wú)線(xiàn)通信系統有較高的通信速率、穩定性和抗干擾性。另外，通信模塊的大小也要適應足球機器人小車(chē)小型化的要求。因而，開(kāi)發(fā)出通信速率高、集成度好、可靠性高、抗干擾能力強的無(wú)線(xiàn)通信系統對于贏(yíng)得比賽具有重要的意義。本文為提高通信系統的性能，設計開(kāi)發(fā)了一種基于PTR6000的高速無(wú)線(xiàn)通信系統。

1 足球機器人無(wú)線(xiàn)通信機理及通信硬件的選用
根據比賽規則，主機和機器人小車(chē)之間的通信采用無(wú)線(xiàn)方式，且兩支球隊的無(wú)線(xiàn)頻道不同。無(wú)線(xiàn)通信系統負責將主機決策機構形成的控制命令通過(guò)計算機控制串行數據輸出至無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，經(jīng)調制后發(fā)射出去，機器人小車(chē)上的接收模塊解調出無(wú)線(xiàn)信號上所載的命令信息，然后傳送給車(chē)載微處理器進(jìn)一步處理，各機器人必須根據自身的程序去篩選屬于自己的命令信息。
作為無(wú)線(xiàn)通信的空中接口，通信芯片的選型會(huì )直接影響到系統通信的高效性和可靠性。根據本系統對無(wú)線(xiàn)通信裝置提出的頻率可選、通信速率高、性能可靠、體積小等要求，本系統選定挪威Nordic公司nRF2401芯片的PTR6000模塊作為無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)模塊。其工作在全球開(kāi)發(fā)的2．4 GHz ISM頻段，通信速率高達2 Mb／s，有125個(gè)頻道，滿(mǎn)足多頻及跳頻需要；另外半雙工無(wú)線(xiàn)收發(fā)一體，因而通信方式比較靈活；體積小，所需外圍元件少，接口電路簡(jiǎn)單，因此特別適合于足球機器人小型化的要求；可直接連接單片機串口，也可接PC機RS 232串口，軟件編程非常方便；抗干擾能力強；功耗小。

2 無(wú)線(xiàn)通信系統硬件電路的設計
2．1 發(fā)射器的設計
在無(wú)線(xiàn)發(fā)射器中，核心部件采用了AT89LS52單片機和PTR6000的超高頻無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，配合電平轉換電路及邏輯電路而成，其電路圖如圖1所示。從圖中可以看出，AT89LS52的RXD口接收來(lái)自PC機的數據信號，通過(guò)對PTR6000的初始化，使它工作在發(fā)射狀態(tài)，ShockBurst模式定義數據包格式，同時(shí)通過(guò)CE，CLK和DATA三線(xiàn)接口將數據發(fā)射出去，實(shí)現數據的發(fā)送。

由于PC機串口采用RS 232電平，而無(wú)線(xiàn)通信模塊PTR6000以及單片機AT89LS52均使用TTL／CMOS電平，所以要進(jìn)行電平轉換。本系統中采用MAX232芯片，它是一種電平轉換芯片，可以將TTL轉換為RS 232，或將RS 232轉換為T(mén)TL，能滿(mǎn)足單片機或普通計算機的通信電平轉換要求。