基于arm太陽能割草機器人控制系統(tǒng)的研究(編輯修改稿)
2024-07-15 14:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)為定位系統(tǒng)，這里設(shè)計了超聲波傳感器、微波傳感器及電子羅盤結(jié)合得出割草機在割草區(qū)域內(nèi)的極坐標，對割草機進行定位，處理器根據(jù)割草機所在的位置進行指導(dǎo)割草機的行走方向并可以根據(jù)坐標判斷割草機是否走過該區(qū)域。環(huán)境感知系統(tǒng)為將外部的環(huán)境進行簡單處理，傳送給中心處理器，中心處理器對外部環(huán)境進行分析，然后做出決策。電機控制系統(tǒng)用于對割草機的直行，加速，轉(zhuǎn)向，倒退的控制。在電機控制系統(tǒng)中還設(shè)計對過流與過熱保護系統(tǒng)，用于保護電機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、行走過程位置的記錄、重復(fù)率的判斷、邊界的判斷、是否有未走過的判斷、在行走過程中障礙物位置的記錄及割草機對障礙物的躲避計算，這些都需要控制器具有高時效性和高信息吞吐量，因此本系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，負責全局的存儲、處理和維護，整個系統(tǒng)的環(huán)境和工作過程位置的記錄、推理知識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的位置并將位置坐標傳送給處理器。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)庫處理存儲。規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫處理的結(jié)果對割草機進行行為規(guī)劃。行為控制系統(tǒng)用規(guī)劃好的結(jié)果指導(dǎo)割草機做出相應(yīng)的動作。本章對太陽能割草機器人的基本結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，根據(jù)設(shè)計要求選擇了割草機各個部分，設(shè)計出割草機機體內(nèi)部各部件的分布，設(shè)計出了太陽能割草機器人控制結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)。第三章 太陽能割草機器人控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成太陽能割草機器人的控制硬件主要包括以下幾個模塊:中心控制系統(tǒng)(CPU與外設(shè))，傳感器系統(tǒng)，電機控制系統(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為一款性價比非常高的CPU，它的內(nèi)核基于ARM920T，帶有MMU (Memory Management Unit)功能，其主頻達到203MHz，同時它還采用了AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)的新型總線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了MMU, AMBABUS, Harvard的高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，同時支持Thumb 16位壓縮指令集，從而可以滿足以較小存儲空間存儲指令的需求，獲得32位的系統(tǒng)性能。芯片不但價格適中，而且提供了豐富的片上資源。S3C2410X在包含ARM920T核的同時，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LCD控制器，支持STN和TFT液晶顯示屏。.外部存儲器管理((SDRAM控制器和芯片選擇邏輯)。.3個通道的DART。.4個通道的DMA，支持存儲器和I/O口之間的傳輸，以碎發(fā)模式提高傳輸率。.4個具有PWM功能的16位定時/計數(shù)器和1個16位內(nèi)部定時器，支持外部時鐘源。.8通道的10位ADC，最高速率可達500kB/s, 10位分辨率。.觸摸屏接口。. IIS總線接口。.2個USB主機接口，1個USB設(shè)備接口。.2個SPI接口。.SD卡接口和MMC卡接口。.16位看門狗定時器。.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CPU電路是整個系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)和控制核心，由于S3C2410本身對RAM要求很大，但是S3C2410只有16K cache，這還遠遠不夠系統(tǒng)的運行，因此必須擴展SDRAM作為數(shù)據(jù)暫存空間。S3C2410本身沒有FLASH，因此還必須外接FLASH用于啟動代碼的存儲，程序數(shù)據(jù)的存儲。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電子羅盤的應(yīng)用電子羅盤是機器人導(dǎo)航必須的方位傳感器。在本系統(tǒng)中采用CMPS03電子羅盤。這種電子羅盤模塊是專門為機器人而制造，目的為了給機器人提供合適的方向?qū)Ш叫盘?。電子羅盤可以方便的通過IZC總線或串行口連接
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