基于LPC2119的自主式移動(dòng)機器人設計
加入技術(shù)交流群
超聲波發(fā)射及接收子系統如圖2所示。1051利用P1.0引腳向外發(fā)送40kHz的脈沖信號，此信號作為4－16譯碼器74HC154的使能信號，引腳P1.1~P1.4作為譯碼信號，分別對應編號0~15的超聲波傳感器。此信號經(jīng)過(guò)9013放大后推動(dòng)換能器產(chǎn)生40kHz的超聲波信號。
LM567是一片鎖相環(huán)電路，其5、6腳外接的電阻和電容決定了內部壓控振蕩器的中心頻率f2，f2≈1/1.1RC。其1、2腳分別通過(guò)電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò )和環(huán)路單級低通濾波網(wǎng)絡(luò )。2腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。LM567的工作電壓為4.75～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。
超聲子系統基本功能為：當接收器接收到超聲波回波時(shí)，產(chǎn)生交流小信號，此信號經(jīng)過(guò)LM358組成2級放大電路后，幅值達25mV以上。當LM567的3腳輸入幅度≥25mV、頻率為40kHz的信號時(shí)，8腳由高電平變成低電平，此低電平信號被連接到1051的INT0引腳產(chǎn)生中斷信號。1051在超聲波發(fā)送時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，在INT0中斷時(shí)關(guān)閉定時(shí)器，由此可以得到超聲波的傳播時(shí)間，并計算出障礙物距離。
應用本系統對測量范圍為30~400cm的平面物體做了多次測量發(fā)現，其最大誤差為0.5cm，且重復性好。如果加大超聲波發(fā)射的驅動(dòng)電流，接收部分的放大電路再加一級，可以使檢測距離增大到600cm。 本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/163069.htm
1.3 無(wú)線(xiàn)通信子系統
此系統選用微小型、低功耗、19.2kbps的無(wú)線(xiàn)收發(fā)MODEM芯片PTR2000實(shí)現機器人與計算機的無(wú)線(xiàn)通信。該芯片的工作頻率為國際通用的數傳頻段433MHz，采用FSK調制，可連接到計算機的RS232接口。系統采用的通信協(xié)議如下：
[開(kāi)始字符] [數據1] [數據2]……[校驗和] [結束字符]
將PTR2000的DO、DIN引腳分別與LPC2119的TXD0(13引腳)和RXD0(14引腳)相連，作為串行通信的通道。CS為PTR2000模塊的頻率選擇信號；PWR為模塊節能引腳，正常工作為高電平。TXEN是模塊發(fā)射接收控制，由LPC2119的I/O口控制。PTR2000是收發(fā)一體的集成芯片，采用3.3V供電，可以與LPC2119無(wú)縫連接。PTR2000作為發(fā)射端與PC機相連時(shí)，需要通過(guò)一個(gè)電平轉換器(本文為MAX3232)轉換成RS-232電平。PLC2119可以通過(guò)把輸出口置1或清0將無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊PTR2000設置為發(fā)送或接收狀態(tài)；可通過(guò)VB的MSComm控件的RTSEnable屬性實(shí)現對計算機串口的控制。
1.4 光敏傳感器子系統
機器人使用的光敏傳感器為硫化鎘光電管(CDS)。硫化鎘光電管的電阻值隨著(zhù)照射的表面光的多少而變化，光線(xiàn)越強，電阻值越小。硫化鎘光電管通常也稱(chēng)為光敏電阻。CDS的電阻值對較少的光線(xiàn)就能產(chǎn)生較大的變化，是機器人系統較為常用的一種光敏傳感器。在機器人車(chē)體上平均分布8個(gè)同樣的光敏傳感器，感知機器人周?chē)墓鈴娮兓?。通過(guò)采集各傳感器的輸出電壓，由軟件算法確定機器人的路徑，使機器人總是朝光線(xiàn)更強的方向行走，實(shí)現對光源的尋找。
將一個(gè)精密電阻與CDS器件串聯(lián)，該電阻起分壓作用，將CDS器件的電阻值轉換成應對模/數轉換器件(ADC)適當的電壓值。CDS器件的分壓輸出給ADC，隨后電壓值轉換為數字值。當更多的光線(xiàn)照在CDS器件上時(shí)，其電阻和ADC上輸出的電壓值都會(huì )減小。一般取這個(gè)精密電阻的阻值與CDS器件的最大電阻值相等。
2 軟件編程
因任務(wù)不同，系統的軟件設計有所不同。本移動(dòng)機器人系統的任務(wù)是在已知大小且光線(xiàn)較暗的封閉環(huán)境中自主尋找光源。
系統軟件在啟動(dòng)后先進(jìn)行系統的自檢和初始化，然后進(jìn)行路徑的規劃。先橫向遍歷整個(gè)環(huán)境，如果發(fā)現光源，機器人停止運動(dòng)，等待命令；如果沒(méi)有找到光源，再縱向遍歷整個(gè)環(huán)境，如果發(fā)現光源，機器人停止運動(dòng)；如果還是沒(méi)有找到，就顯示出錯信息。當超聲波子系統發(fā)現前方有障礙物或機器人與障礙物發(fā)生碰撞時(shí)，將產(chǎn)生外部中斷，終止程序的運行，控制器LPC2119將收到障礙物距離或碰撞信息，并由此重新規劃路徑，由此實(shí)現機器人的自主運行。
本設計是一個(gè)基于ARM7微處理器的車(chē)載嵌入式系統，不僅滿(mǎn)足了移動(dòng)機器人控制系統的要求而且為機器人的轉型應用提供了良好的技術(shù)支持。在此基礎上可以加入各種先進(jìn)的控制算法，實(shí)現移動(dòng)機器人的智能化。
評論