基于教育機(jī)器人硬件平臺的智能小車設(shè)計

2.4 無線通信模塊設(shè)計

在機(jī)器人無法成功避障的情況下，可通過DSP與上位機(jī)(PC機(jī))之間的通信協(xié)作來完成避障任務(wù)。DSP與PC機(jī)之間的通信方式分為有線和無線兩種，多數(shù)采用串行通信。在本設(shè)計中采用無線通信方式，可以克服有線通信造成的操作不便。PTR2000是基于nRF401器件的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，具有低頻發(fā)射、靈敏度高的特點，使其在嵌入式短程無線產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。要實現(xiàn)DSP與PC機(jī)之間的無線通信，需在DSP與小車車體分別安裝一個 PTR2000器件，其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。通過2407A的RXD和TXD引腳與PTR2000的DO和DI引腳直接相連，2407A的控制引腳與PTR2000模式控制引腳相連完成PTR2000于DSP之間的連接，通過采用MAX232器件在PTR2000和計算機(jī)串口進(jìn)行RS-232和 TTL電平之間的轉(zhuǎn)換后，完成PTR2000和PC機(jī)串口的連接。在DSP和PC機(jī)端軟件配合設(shè)置PTR2000的狀態(tài)(發(fā)射或接收)，選擇固定的通信頻道，并讓PTR2000一直處于正常工作狀態(tài)，再通過設(shè)計軟件系統(tǒng)實現(xiàn)無線通信的功能。

電源模塊可由16V交流電壓充電器通過電源充電電路為6節(jié)車載鎳鎘電池(約7.2V)充電，為各模塊提供工作電壓。電源電路模塊如圖5所示。由于各模塊所需工作電壓不同，可先通過使用78(L)05穩(wěn)壓器得到5V直流電壓，2407A所需3.3V電源由帶集成延時復(fù)位功能的低壓差穩(wěn)壓器TPS733Q實現(xiàn)，同時具有復(fù)位功能。如圖5所示。

2.6 電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計

本輪式機(jī)器人平臺采用左、右直流電機(jī)驅(qū)動的方式，中間有一起支撐作用的萬向輪。電機(jī)驅(qū)動模塊可以實現(xiàn)兩電機(jī)在任何方向旋轉(zhuǎn)從而達(dá)到小車前進(jìn)、倒退和轉(zhuǎn)向的目的。電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)向與否是由提供給電機(jī)驅(qū)動電路的高、低電壓信號次序決定的，它們來自前端的數(shù)字邏輯門定序電路。數(shù)字邏輯定序電路的輸入信號由2407A 產(chǎn)生的方向信號和PWM信號實現(xiàn)機(jī)器人的方向和速度的控制分為方向端和使能端，該電路同時可以避免產(chǎn)生電源短路對電子器件造成的損害。此小車電機(jī)驅(qū)動電路是H橋驅(qū)動電路，該電路通過控制電機(jī)電流流向達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。當(dāng)Q1和04導(dǎo)通時，電機(jī)電流從左流向右，電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)Q2和Q3導(dǎo)通時，電機(jī)電流從右流向左，電機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖7所示。

3 系統(tǒng)整體實現(xiàn)

以TMS320LF2407A為核心的教育機(jī)器人硬件系統(tǒng)整體功能可在軟件開發(fā)工具CCS和硬件開發(fā)工具XDS的支持下采用C語言和匯編語言混合編程進(jìn)行程序仿真調(diào)試，再通過JTAG接口下載到DSP內(nèi)實現(xiàn)，給DSP學(xué)習(xí)者帶來了極大的方便。同時，得益于2407A外部資源的豐富性，系統(tǒng)中未使用部分有利于學(xué)習(xí)者做進(jìn)一步的功能開發(fā)和應(yīng)用。

4 結(jié)語

該整體硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有很好的擴(kuò)展性，而且通過軟件編程控制機(jī)器人完成一定的功能，很好地鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和編程能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能.