【正文】 SCI即認(rèn)為數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)了起始位。在此后再過(guò)四個(gè)周期就認(rèn)為是數(shù)據(jù)位的開(kāi)始。在每個(gè)預(yù)期的數(shù)據(jù)位中的第6個(gè)脈沖的下降沿采樣數(shù)據(jù)線，并按多數(shù)表決的原則來(lái)確定該位的狀態(tài)。即三次采樣中如果有兩次采到高（低）電平，即認(rèn)為此數(shù)據(jù)位為1（0）。這樣比一次采樣更合理，有利于抗干擾。圖11是TMS320LF2407A串行通信接口電路，該電路采用了符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片MAX232，進(jìn)行串行通信。圖11 TMS320LF2407A與MAX232接口電路 ADC模塊LF2407A DSP具有一個(gè)16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）模塊，能達(dá)到500ns以內(nèi)的轉(zhuǎn)換速度，可以直接用于電機(jī)或運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合。機(jī)器人的電池電壓通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，當(dāng)電池電壓低于警戒值時(shí)，發(fā)出電池能量不足的警告信息。ADC模塊具有自動(dòng)排序功能，一次轉(zhuǎn)換操作可以處理多達(dá)16個(gè)的“自動(dòng)轉(zhuǎn)換”每個(gè)轉(zhuǎn)換操作可通過(guò)編程來(lái)選擇16個(gè)輸入通道中的一個(gè)。兩個(gè)獨(dú)立的8狀態(tài)排序器（SEQ1和SEQ2），可以獨(dú)立工作在雙排序器模式，或者級(jí)聯(lián)成16狀態(tài)排序模式（SEQ）。本系統(tǒng)采用的是雙排序模式，擴(kuò)展通道0。DSP能接受的A/D信號(hào)在0～。在輸入DSP之前，為了維持信號(hào)源輸入阻抗的匹配，在模擬量和DSP輸入管腳之間加了一個(gè)跟隨器來(lái)增大阻抗。跟隨器采用芯片LM358，如圖12所示。AD_SIG0表示的是電池的實(shí)際電壓值，ADCIN0為DSP相應(yīng)引腳。圖12 A/D調(diào)理電路 傳感器簡(jiǎn)介無(wú)感知能力的機(jī)器人操作程序是預(yù)先制定的，并按照預(yù)定程序重復(fù)無(wú)誤地完成確定的任務(wù)，它們?nèi)狈m應(yīng)性。而許多機(jī)器人的應(yīng)用需要感知，根據(jù)感知的信息改進(jìn)計(jì)算機(jī)的控制。(1)紅外接近覺(jué)傳感器紅外接近覺(jué)傳感器是移動(dòng)機(jī)器人最常用的避障傳感器之一。這種傳感器能夠檢測(cè)出障礙物的存在以及其它潛在危險(xiǎn)。紅外接近覺(jué)傳感器由發(fā)送器和接收器兩部分組成，每部分都有一定的有限視場(chǎng)。傳感器只能檢測(cè)到那些位于發(fā)送器視場(chǎng)和接收器視場(chǎng)的交叉區(qū)域內(nèi)的障礙物，因此，單個(gè)的紅外接近覺(jué)傳感器不可避免地存在多個(gè)盲區(qū)。采用多個(gè)紅外發(fā)送器和接收器可以減少盲區(qū)的數(shù)量。由于發(fā)送器和接收器的價(jià)格非常低，因此采用多套紅外接近覺(jué)傳感器是完全可行的?？紤]到湖面機(jī)器人的障礙物比較單一，本系統(tǒng)采用兩套紅外接近覺(jué)傳感器。(2)光束中斷傳感器光電式傳感器非接觸地探測(cè)物體，廣泛用于許多自動(dòng)化領(lǐng)域。光束中斷傳感器的發(fā)射器和接收器分別安裝在不同的盒子中，當(dāng)光束被中斷時(shí)，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。因?yàn)槔≡谒?，所以機(jī)器人垃圾倉(cāng)口的上半部露出水面，下半部則在水面之下以便收集垃圾。光束中斷傳感器被安放在垃圾倉(cāng)靠近底部的位置，由于垃圾上浮，因此當(dāng)垃圾倉(cāng)沒(méi)有滿時(shí)，垃圾不會(huì)觸動(dòng)光束中斷傳感器；當(dāng)垃圾漸漸增多，垃圾倉(cāng)中的部分垃圾將被新進(jìn)的垃圾擠到垃圾倉(cāng)下部以致觸動(dòng)光束中斷傳感器，從而發(fā)送垃圾倉(cāng)滿信號(hào)。機(jī)器人控制系統(tǒng)的電池電壓測(cè)量沒(méi)有單獨(dú)使用傳感器，而是通過(guò)DSP的ADC模塊實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人的電池電壓通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，當(dāng)電池電壓低于警戒值時(shí)，發(fā)出電池能量不足的信息。(1)DSP系統(tǒng)未用引腳的處理DSP的引腳較多，TMS320LF2407A共有144個(gè)引腳，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)未必都能用上，應(yīng)正確處理未用的引腳以免引入干擾或帶來(lái)不必要的麻煩。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確處理未用的輸入引腳；某些輸入引腳，雖然已被其它電路驅(qū)動(dòng)，但有時(shí)可能會(huì)處于高阻態(tài)，這些引腳也應(yīng)小心處理；對(duì)于重要的控制引腳應(yīng)將它們配置成無(wú)效狀態(tài)；對(duì)于未用的1/O引腳，或?qū)⑵洚?dāng)作輸入引腳處理，或配置為輸出讓其懸空不接。(2)設(shè)計(jì)中其它應(yīng)注意的問(wèn)題必須考慮時(shí)序關(guān)系，保留一定的余量；重要的信號(hào)應(yīng)加測(cè)試點(diǎn)，可使用LED發(fā)光管對(duì)輸出電平進(jìn)行測(cè)試，使用按鍵來(lái)模擬輸入電平信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，硬件連接如圖13所示。圖13 LED及按鍵電路軟件模塊的設(shè)計(jì)湖面清掃智能機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)的方式，模塊化設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)程序可讀性，使程序易于維護(hù)、具有良好的可擴(kuò)展性?？刂葡到y(tǒng)軟件主要包括初始化模塊、速度調(diào)節(jié)模塊和信息接收模塊，這三個(gè)模塊通過(guò)中斷聯(lián)系在一起的，如圖14所示。圖14 控制系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)1 初始化模塊設(shè)計(jì)這個(gè)模塊完成對(duì)LF2407A的初始化配置、定義變量以及其它一些必要的初始化工作。初始化流程如圖15所示。 圖15 初始化程序流程圖2速度調(diào)節(jié)模塊速度調(diào)節(jié)模塊主要通過(guò)速度的測(cè)量與計(jì)算，得出控制量的輸出。其中，又劃分為三個(gè)部分：速度的檢測(cè)、控制算法，以及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。速度檢測(cè)模塊利用編碼器、LF2407A的正交編碼單元及通用定時(shí)器對(duì)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的左右電機(jī)速度進(jìn)行檢測(cè)；控制算法模塊利用數(shù)字PID控制算法，根據(jù)機(jī)器人的控制命令及機(jī)器人當(dāng)前的電機(jī)速度計(jì)算控制量，并給出PID控制算法參數(shù)整定的方法；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)將控制量轉(zhuǎn)化為PWM信號(hào)從而對(duì)機(jī)器人的左右電機(jī)進(jìn)行控制。6. 3信息接收模塊通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)、傳感器接收外界信息，從而判斷何時(shí)收集垃圾，何時(shí)避障以及何時(shí)返回。初始化結(jié)束后，將進(jìn)入循環(huán)等待中斷狀態(tài)。一旦有已開(kāi)放的中斷到來(lái)，將轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序結(jié)束后再返回循環(huán)等待中斷狀態(tài)。除了語(yǔ)音控制命令是在SCI接收中斷中接收和執(zhí)行的，其余機(jī)器人的控制過(guò)程均在定時(shí)器中斷中完成。另外，為了機(jī)器人成功實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)，需要對(duì)這個(gè)較大的任務(wù)進(jìn)行分析，并劃分為一些較小的問(wèn)題來(lái)逐個(gè)解決。對(duì)問(wèn)題的有效分解需要做到以下幾點(diǎn)：(1)首先需要準(zhǔn)確地確定出所要解決的問(wèn)題。(2)簡(jiǎn)單陳述機(jī)器人想要完成設(shè)定任務(wù)所必須具備的最少功能集合。(3)利用現(xiàn)有技術(shù)尋找實(shí)現(xiàn)機(jī)器人每項(xiàng)功能的方法。(4)深入理解系統(tǒng)在工作過(guò)程中為完成相應(yīng)任務(wù)所需要提出的問(wèn)題。(5)在問(wèn)題和傳感器之間建立相應(yīng)的映射關(guān)系。(6)為選定的方法編寫(xiě)代碼。7 結(jié)束語(yǔ)機(jī)器人是20世紀(jì)人類的偉大發(fā)明之一。它作為人類的新型生產(chǎn)工具，在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率、改變生產(chǎn)模式，把人從危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境下解放出來(lái)等方面，顯示出極大的優(yōu)越性。近年來(lái)，隨著工業(yè)和其它服務(wù)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們?cè)谥匾暺浣?jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也提高了對(duì)環(huán)境污染治理的重視。水面污染的治理是一項(xiàng)艱難的長(zhǎng)期任務(wù)，用人工清理水面漂浮物只是權(quán)益之計(jì)，有些危險(xiǎn)水域人無(wú)法工作。很多發(fā)達(dá)國(guó)家致力于水面污染治理設(shè)備的研究，如石油清理設(shè)備，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我國(guó)研制的清理水面漂浮物的設(shè)備還未見(jiàn)報(bào)道，國(guó)外研制的也不多，并且價(jià)格昂貴，實(shí)現(xiàn)的功能也不盡人意。因此，開(kāi)發(fā)一種性能優(yōu)良，價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，使用安全的智能湖面清掃機(jī)器人已成為一種必要，而且有較好的市場(chǎng)前景