自動尋跡機(jī)器人電控系統(tǒng)設(shè)計

1、    自動尋跡機(jī)器人電控系統(tǒng)設(shè)計    王順利 王景夏 石宇 辛紹杰【摘要】自動避障尋跡機(jī)器人能夠在復(fù)雜的路況下精確地完成指定工作。介紹了所設(shè)計的基于攝像頭智能識別路徑的機(jī)器人的組成，完成了基于單片機(jī)的電控系統(tǒng)硬件的設(shè)計，采用c語言編寫控制系統(tǒng)的軟件。該機(jī)器人的試驗證明，應(yīng)用該電控系統(tǒng)的機(jī)器人較好地完成了預(yù)期功能。【關(guān)鍵詞】電控系統(tǒng);自動循跡;無線視頻;c語言自動避障尋跡機(jī)器人主要由機(jī)械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及其軟件、攝像系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等組成。該機(jī)器人采用攝像頭采集數(shù)據(jù)，精確度高，采集快，很好實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能要求。1.電控系統(tǒng)硬件設(shè)計電控系統(tǒng)主要包括：電源電路

2、，電機(jī)驅(qū)動電路，主控電路和遙控電路等。電控系統(tǒng)硬件的設(shè)計采用飛思卡爾公司的s12xs128芯片。該芯片有8路ad，2路串口通信和8路pwm。運行時鐘可以超頻到64mhz，完全可以滿足系統(tǒng)的需求。電控系統(tǒng)中，s12芯片需要5v電壓和200ma電流;舵機(jī)的供電電壓為5v，電流為200ma;直流電機(jī)需要直接接電壓7.2v，電流800ma的電源。系統(tǒng)選用電壓7.2v、功率1200mah的鋰電池供電;穩(wěn)壓芯片采用兩片lm7805芯片提供5v電壓，一路為舵機(jī)供電，另一路為其他模塊供電，電源電路如圖1所示。圖1 lm7805電路圖所設(shè)計的無線傳輸電路由單片機(jī)，車載無線接收發(fā)器和電腦端無線收發(fā)器組成，采用rs

3、232通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。無線傳輸收發(fā)器采用匯睿微通公司的xlttl-usb串口轉(zhuǎn)usb接口和xl02-232api模塊組成。電機(jī)驅(qū)動電路采用智能功率芯bts7960芯片，該芯片是應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動的電流半橋高集成芯片，它帶有一個p溝道的高邊moseft，一個n溝道的底邊mosfet和一個驅(qū)動ic，工作電壓5.5v-27.5v，最大驅(qū)動電流43a，工作頻率25khz，在本電路設(shè)計中，直流電機(jī)工作電壓7.2v，電流1a，工作頻率25khz，2塊bts7969芯片組成一個全橋電路，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。驅(qū)動電路如圖2所示。圖2 電機(jī)驅(qū)動電路圖無線攝像頭采用諾維安cc321型號的usb無線攝像頭。其發(fā)射頻率可

4、以在2414mhz，2432mhz，2450mhz，2468mhz之間選擇，傳輸距離為100米?？梢詽M足本系統(tǒng)的要求。接收器為該攝像頭專陪的接收器。2.軟件設(shè)計電控系統(tǒng)的軟件使用c語言編寫，調(diào)試程序使用labview編寫。2.1 下位機(jī)采集程序系統(tǒng)的單片機(jī)程序選用c語言編寫。下位機(jī)程序主要完成對舵機(jī)的轉(zhuǎn)向控制，直流電機(jī)的速度控制，以及同上位機(jī)的串口通訊。圖3 視頻采集程序單片機(jī)上電復(fù)位后，單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，引腳初始化，之后進(jìn)入電機(jī)舵機(jī)控制程序，串口通訊程序，當(dāng)前命令修改程序在串口中斷里完成。下位機(jī)程序接收的命令主要是前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。2.2 上位機(jī)調(diào)試程序視頻采集程序采用labvie

5、w vision模塊。首先使用imaq usb enumerrate cameras vi選擇視頻設(shè)備，然后使用imaq create程序建立一個圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，分配內(nèi)存空間，在while循環(huán)里，由imaq grab acquire抓取的圖像傳送到image display控件顯示。視頻采集程序如圖3所示。先列舉出視頻設(shè)備，如果有設(shè)備的話，選擇要顯示的設(shè)備并在while循環(huán)中顯示圖像。實際應(yīng)用中，由于imaq snap.vi既要實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集操作，還要完成許多初始化和資源釋放的操作，其運行速度較慢。通過使用imaq usb grab acquire.vi實現(xiàn)連續(xù)圖像采集后，其采集每幀圖像的時間有較大降低。參考文獻(xiàn)1jeffrey travis，jim kring.labview大學(xué)實用教程m.北京：電子工業(yè)出版社，2008.