【文章內(nèi)容簡介】 例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的。下面是一個微型伺服馬達(dá)的實(shí)物圖：伺服馬達(dá)（舵機(jī)）的基本工作原理是將來自接收機(jī)的遙控脈沖信號，經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)換成機(jī)械動作，馬達(dá)根據(jù)脈沖信號決定轉(zhuǎn)動的方向和動作量來驅(qū)動齒輪組，最終獲得要求的動作。它又分為數(shù)字伺服器和模擬伺服器。傳統(tǒng)的模擬伺服器，有專有的邏輯芯片和定時裝置，以及標(biāo)準(zhǔn)的30芯導(dǎo)線。數(shù)字舵機(jī)，有以石英晶體控制的微處理器，F(xiàn)ET放大器（場效應(yīng)管），和能承受更大功率的50芯導(dǎo)線。其實(shí)在微處理器以外二者并沒有什么分別，它們有著相同的馬達(dá)、齒輪和外殼、同樣的反饋電位器，看起來極其相似。所謂的數(shù)字伺服器和常規(guī)伺服器的最大差別是在驅(qū)動電路板上。數(shù)字伺服器是先將接收機(jī)輸出的模擬脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在把控制信號傳送給馬達(dá)放大電路時，還得將數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬脈沖信號，由該模擬脈沖信號控制末級電流的導(dǎo)通，驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，唯一有不同的地方是在輸出電流中疊加了數(shù)字脈沖，以增加扭力。數(shù)字伺服器比傳統(tǒng)的模擬伺服器，即使是使用無線圈馬達(dá)的模擬伺服器，在工作方式上也有很多優(yōu)點(diǎn)：第一，因?yàn)槲⑻幚砥鞯年P(guān)系，數(shù)碼舵機(jī)可以在將動力脈沖發(fā)送到舵機(jī)馬達(dá)之前，對輸入的信號，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行處理。這意味著動力脈沖的寬度，就是說激勵馬達(dá)的動力，可以根據(jù)微處理器的程序運(yùn)算而調(diào)整，以適應(yīng)不同的功能要求，并優(yōu)化舵機(jī)的性能。第二，數(shù)碼伺服器以高得多的頻率向馬達(dá)發(fā)送動力脈沖。就是說，相對與傳統(tǒng)的50脈沖/秒，現(xiàn)在是300脈沖/秒。雖然，以為頻率高的關(guān)系，每個動力脈沖的寬度被減小了，但馬達(dá)在同一時間里收到更多的激勵信號，并轉(zhuǎn)動得更快。這也意味著不僅僅舵機(jī)馬達(dá)以更高的頻率響應(yīng)發(fā)射機(jī)的信號，而且“無反應(yīng)區(qū)”變?。环磻?yīng)變得更快；加速和減速時也更迅速、更柔和；數(shù)碼伺服器提供更高的精度和更好的固定力量。 DSP簡介目前探索機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)主要以單片機(jī)或DSP作主控制器[11]。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器[12]。它是一種獨(dú)特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。一個數(shù)字信號處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運(yùn)算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲器，并可以與一定數(shù)量的外部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個微型計算機(jī)。DSP采用的是哈佛設(shè)計，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊。也就是說在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，并進(jìn)行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度 。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行傳輸，因?yàn)樵黾恿似骷撵`活性。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。由于它運(yùn)算能力很強(qiáng)，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了一條有效途徑。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)： （1）在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)； （3）片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問； （4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； （5）快速的中斷處理和硬件I/O支持； （6）具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器； （7）可以并行執(zhí)行多個操作； （8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。本課題中我們采用DSP芯片TMS320F2812作為控制核心。TMS320F2812芯片是基于C/C++高效32位DSP內(nèi)核，該芯片具有高速的處理能力，并且片內(nèi)有豐富的外設(shè)資源，不但能保證控制的精確性和實(shí)時性，還能簡化控制電路，降低成本。并且提供浮點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫，從而可以在定點(diǎn)處理器上進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，是電機(jī)等數(shù)字化產(chǎn)品控制的最佳選擇。其主要功能外設(shè)如下： 事件管理器EVA和EVB，包括定時器，比較器，捕捉單元，PWM邏輯電路，正交編碼電路，和中斷邏輯電路等。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可以將外部的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 同步串行通信接口SPI和異步串行通信接口SCI。 CAN總線通信模塊。最高的通信速率可以達(dá)到1Mbps。 控制DSP內(nèi)核的工作頻率PLL時鐘模塊和用來檢測軟件硬件運(yùn)行狀態(tài)的看門狗電路。 通用目的數(shù)字量I/O、多通道緩沖串口、外部中斷接口等。相比單片機(jī)，DSP器件具有較高的集成度,更快的CPU，使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，DSP比16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時間快8～10倍。此外，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO緩沖器，提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口，片內(nèi)還集成了A/D和采樣/保持電路，可提供PWM輸出，數(shù)字信號處理能力較強(qiáng)，適合進(jìn)行電動機(jī)的控制。近年來，隨著DSP芯片產(chǎn)品價格的不斷下滑，使DSP能夠從以往的軍用領(lǐng)域迅速拓展到民用領(lǐng)域，例如應(yīng)用于計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、移動電話、調(diào)制解調(diào)器和磁盤驅(qū)動器以及眾多的消費(fèi)電子產(chǎn)品。DSP的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一是聲音處理。DSP已經(jīng)在音效應(yīng)用中得到廣泛采用，而且大部分應(yīng)用于音效產(chǎn)品的技術(shù)，例如應(yīng)用于多媒體音效卡。硬盤驅(qū)動器使用DSP，能大大提高數(shù)據(jù)存取速度、縮小體積，促進(jìn)PC進(jìn)一步縮小體積、減輕重量，可應(yīng)用于掌上電腦。由于DSP速度高、數(shù)據(jù)傳送快，還可以代替微控制器用于激光打印機(jī)、激光掃描及光盤只讀存儲器等計算機(jī)外設(shè)。DSP應(yīng)用于語音識別領(lǐng)域，大有用武之地，語音識別技術(shù)獲得許多DSP供應(yīng)商的支持。隨著DSP技術(shù)的迅速推進(jìn)以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，導(dǎo)致DSP的功能越來越多樣未來10年，全球DSP產(chǎn)品將向著高性能、低功耗、加強(qiáng)融合和拓展多種應(yīng)用的趨勢發(fā)展，DSP芯片將越來越多地滲透到各種電子產(chǎn)品當(dāng)中，成為各種電子產(chǎn)品尤其是通信類電子產(chǎn)品的技術(shù)核心，將會越來越受到業(yè)界的青睞。 本章小節(jié)機(jī)器人視覺隨動系統(tǒng)是機(jī)器人領(lǐng)域重要的研究方向之一，通過視覺隨動控制，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對動態(tài)、不確定的場合操作。它的研究對于開發(fā)手眼協(xié)調(diào)的機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等方面的應(yīng)用有著極其重要的意義 [13] 。本章主要闡述了機(jī)器人視覺隨動系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，包括視覺機(jī)構(gòu)和隨動機(jī)構(gòu)兩大塊。機(jī)器視覺機(jī)構(gòu)主要由兩大部分組成：攝像機(jī)和視頻解碼器SAA7111共同完成對被攝物體圖像的采集與數(shù)字化；圖像信號處理器處理圖像信號，它相當(dāng)于人的大腦,是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心,完成對圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算, 即算法的實(shí)現(xiàn)。隨動機(jī)構(gòu)對于實(shí)現(xiàn)攝像頭自動跟蹤目標(biāo)障礙物及擴(kuò)大視覺系統(tǒng)的感測環(huán)境的范圍很關(guān)鍵，本課題用伺服馬達(dá)設(shè)計了隨動機(jī)構(gòu)。本章分析介紹了伺服馬達(dá)的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和工作原理，對于目前出現(xiàn)的數(shù)字伺服器做了分析，可以明顯的看出其相比與模擬伺服器的優(yōu)勢。本課題的開發(fā)平臺是DSP。DSP芯片它是一種獨(dú)特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件，本章介紹了其特點(diǎn)及應(yīng)用。本課題中我們選用DSP芯片TMS320F2812作為控制核心，對于該款芯片的主要功能外設(shè)，上面章節(jié)也有概述。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 視覺隨動系統(tǒng)的軟件設(shè)計3 視覺隨動系統(tǒng)的軟件設(shè)計 編譯環(huán)境CCS2000本課題軟件編譯的環(huán)境采用CCS200