基于arm太陽(yáng)能割草機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究(編輯修改稿)
2025-07-15 14:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)為定位系統(tǒng)，這里設(shè)計(jì)了超聲波傳感器、微波傳感器及電子羅盤(pán)結(jié)合得出割草機(jī)在割草區(qū)域內(nèi)的極坐標(biāo)，對(duì)割草機(jī)進(jìn)行定位，處理器根據(jù)割草機(jī)所在的位置進(jìn)行指導(dǎo)割草機(jī)的行走方向并可以根據(jù)坐標(biāo)判斷割草機(jī)是否走過(guò)該區(qū)域。環(huán)境感知系統(tǒng)為將外部的環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，傳送給中心處理器，中心處理器對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行分析，然后做出決策。電機(jī)控制系統(tǒng)用于對(duì)割草機(jī)的直行，加速，轉(zhuǎn)向，倒退的控制。在電機(jī)控制系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)對(duì)過(guò)流與過(guò)熱保護(hù)系統(tǒng)，用于保護(hù)電機(jī)與控制器避免意外的事故的發(fā)生。在本系統(tǒng)中，牽扯到電子地圖的建立、行走過(guò)程位置的記錄、重復(fù)率的判斷、邊界的判斷、是否有未走過(guò)的判斷、在行走過(guò)程中障礙物位置的記錄及割草機(jī)對(duì)障礙物的躲避計(jì)算，這些都需要控制器具有高時(shí)效性和高信息吞吐量，因此本系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)全局的存儲(chǔ)、處理和維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)境和工作過(guò)程位置的記錄、推理知識(shí)以及融合傳感器信息。位置確定系統(tǒng)的作用是獲取割草機(jī)的位置并將位置坐標(biāo)傳送給處理器。避障系統(tǒng)獲得障礙物的距離，并傳送給處理器。處理器將這些數(shù)據(jù)揉合，并將揉合的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)處理存儲(chǔ)。規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)處理的結(jié)果對(duì)割草機(jī)進(jìn)行行為規(guī)劃。行為控制系統(tǒng)用規(guī)劃好的結(jié)果指導(dǎo)割草機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。本章對(duì)太陽(yáng)能割草機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇了割草機(jī)各個(gè)部分，設(shè)計(jì)出割草機(jī)機(jī)體內(nèi)部各部件的分布，設(shè)計(jì)出了太陽(yáng)能割草機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)。第三章 太陽(yáng)能割草機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成太陽(yáng)能割草機(jī)器人的控制硬件主要包括以下幾個(gè)模塊:中心控制系統(tǒng)(CPU與外設(shè))，傳感器系統(tǒng)，電機(jī)控制系統(tǒng)，位置確定系統(tǒng)。系統(tǒng)主控制器采用三星公司生產(chǎn)的32位RISC處理器S3C2410[331o S3C2410為一款性?xún)r(jià)比非常高的CPU，它的內(nèi)核基于ARM920T，帶有MMU (Memory Management Unit)功能，其主頻達(dá)到203MHz，同時(shí)它還采用了AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)的新型總線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了MMU, AMBABUS, Harvard的高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持Thumb 16位壓縮指令集，從而可以滿足以較小存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)指令的需求，獲得32位的系統(tǒng)性能。芯片不但價(jià)格適中，而且提供了豐富的片上資源。S3C2410X在包含ARM920T核的同時(shí)，增加了豐富的外圍資源，如圖下圖所示。S3C2410X主要片內(nèi)外圍模塊包括:.1個(gè)LCD控制器，支持STN和TFT液晶顯示屏。.外部存儲(chǔ)器管理((SDRAM控制器和芯片選擇邏輯)。.3個(gè)通道的DART。.4個(gè)通道的DMA，支持存儲(chǔ)器和I/O口之間的傳輸，以碎發(fā)模式提高傳輸率。.4個(gè)具有PWM功能的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和1個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器，支持外部時(shí)鐘源。.8通道的10位ADC，最高速率可達(dá)500kB/s, 10位分辨率。.觸摸屏接口。. IIS總線接口。.2個(gè)USB主機(jī)接口，1個(gè)USB設(shè)備接口。.2個(gè)SPI接口。.SD卡接口和MMC卡接口。.16位看門(mén)狗定時(shí)器。.117位通用I/0口和24位外部中斷源。.8通道10位AD控制器。.電源管理。 CPU核心電路的設(shè)計(jì)CPU電路是整個(gè)系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)和控制核心，由于S3C2410本身對(duì)RAM要求很大，但是S3C2410只有16K cache，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠系統(tǒng)的運(yùn)行，因此必須擴(kuò)展SDRAM作為數(shù)據(jù)暫存空間。S3C2410本身沒(méi)有FLASH，因此還必須外接FLASH用于啟動(dòng)代碼的存儲(chǔ)，程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。核心電路主要由CPU, SDRAM, Flash、電源電路、外部晶振、LCD和復(fù)位電路等部分組成， CMPS03電子羅盤(pán)的應(yīng)用電子羅盤(pán)是機(jī)器人導(dǎo)航必須的方位傳感器。在本系統(tǒng)中采用CMPS03電子羅盤(pán)。這種電子羅盤(pán)模塊是專(zhuān)門(mén)為機(jī)器人而制造，目的為了給機(jī)器人提供合適的方向?qū)Ш叫盘?hào)。電子羅盤(pán)可以方便的通過(guò)IZC總線或串行口連接
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