于ARM7的畜牧養(yǎng)殖智能消毒機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 總體方案設(shè)計(jì)
畜牧養(yǎng)殖智能消毒機(jī)器人控制系統(tǒng)由機(jī)器人智能控制模塊、監(jiān)視模塊、及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊等三大部分組成。工作過(guò)程是通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)或者微型計(jì)算機(jī)客戶(hù)端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程的機(jī)器人發(fā)送控制指令代碼，期間傳輸信號(hào)由發(fā)送端使用加密狗加密。當(dāng)信號(hào)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到接收終端時(shí)，智能消毒機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)模塊把接收的指令傳送到處理器，處理器指示驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)智能消毒機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)的同時(shí)監(jiān)視模塊把采集到的圖像通過(guò)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娇蛻?hù)機(jī)端，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 智能控制模塊
此模塊是智能消毒機(jī)器人的核心部分。采用的是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以準(zhǔn)確高效地運(yùn)行及處理數(shù)據(jù)?？刂破魍ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)組件WIFI或者GPRS與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，用戶(hù)可以使用家用寬帶網(wǎng)絡(luò)或者手機(jī)短信的方式實(shí)現(xiàn)模塊的遠(yuǎn)程控制。同時(shí)在本地控制還可以應(yīng)用紅外無(wú)線鍵盤(pán)、數(shù)字液晶屏來(lái)提供本地人機(jī)交流界面。
1．2 網(wǎng)絡(luò)模塊
智能消毒機(jī)器人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，是智能消毒機(jī)器人通訊信號(hào)傳輸?shù)闹匾M成部分，由WIFI或者GPRS模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊。通訊中介是家用無(wú)線路由或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)GPRS。
1．3 監(jiān)視模塊
智能消毒機(jī)器人監(jiān)視模塊通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)視。視頻信號(hào)通過(guò)攝像頭來(lái)采集，信號(hào)轉(zhuǎn)換后將視頻的PAL信號(hào)傳輸至處理器，經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)傳到客戶(hù)端。攝像頭的控制與智能控制模塊連接，攝像頭的運(yùn)動(dòng)受控制模塊的控制。
1．4 驅(qū)動(dòng)模塊
智能消毒機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊是通過(guò)可編碼的直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)處理器接收到客戶(hù)端傳來(lái)的指令，處理器對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊信號(hào)處理，從而實(shí)現(xiàn)智能消毒機(jī)器人全方位的移動(dòng)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文采用的是PHILIPS單片32位ARM微控制器LPC2138，作為控制器的處理器，負(fù)責(zé)和WIFI、GPRS無(wú)線通訊模塊、監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤(pán)、紅外、顯示屏等模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行采集和處理。
2．1 控制核心模塊
ARM外圍電路包括電源鍵盤(pán)顯示屏、SD卡、SDRAM以及與各個(gè)輔助模塊進(jìn)行連接的擴(kuò)展接口等。ARM處理器內(nèi)嵌512k FLASH、32k的可讀寫(xiě)RAM。電路中SDRAM芯片選用hy57v25641，存儲(chǔ)容量為16M。用其做系統(tǒng)運(yùn)行所需內(nèi)存，為操作系統(tǒng)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的處理提供了可靠的運(yùn)行空間。擴(kuò)展的接口有串口、USB接口。串口為下載程序和與GPRS模塊通訊用，USB接口用于與WIFI連接從而接入無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。LCD顯示屏主要與鍵盤(pán)配合完成本地人機(jī)交互界面，LCD液晶240×320像素，65k色，驅(qū)動(dòng)芯片是ili9325。鍵盤(pán)采用的是PS2接口方便使用電腦鍵盤(pán)，與LCD合力完成本地人機(jī)信息交換。串口通過(guò)MAX232與上位機(jī)進(jìn)行通信，輔助單片機(jī)的下載通過(guò)ISP下載，支持在線調(diào)試。
2．2 外圍網(wǎng)絡(luò)模塊
WIFI和GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)處理器與客戶(hù)端的通信連接。WIFI模塊采用的是wf8000-u USB WIFI模塊。GPRS模塊采用的是BENQ M22A模塊。各通訊模塊外圍電路主要有：電源部分、工作指示及數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展口組成。
2．2．1 TTL電平
GPRS模塊與處理器的連接通過(guò)串口通訊，模塊與處理器間的電平均為T(mén)TL電平，所以無(wú)需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換就可直接進(jìn)行連接。
2．2．2 MAX232轉(zhuǎn)換電平
由于編程及調(diào)試控制器電腦與處理器間的電平定義不同，采用MAX232進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，其外圍電路主要有電源供電部分。
MAX232電平轉(zhuǎn)換模塊用來(lái)把電腦端的RS232信號(hào)處理得到TTL電平，實(shí)現(xiàn)電腦和處理器及GPRS模塊之間的通信電路如圖2所示。