【正文】 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢。 串口 速率 1 1200， 2400， 4800， 9600， 19200， 38400bps 用 0， 1， 2， 3， 4，5 表示。 發(fā)射功率 1 0 至 9。 圖 軟件設置接線圖 APC22043 設置采用 ASCII 碼 , 波特率為 9600，無效驗模式，設置命令有二條，用大寫表示，如有參數用空格間隔開，用回車換行結束，格式如下： 1) 讀設置： RD↙ 應答 : PARA_頻率 _空中速率 _發(fā)射功率 _串口速率 _串口效驗 ↙ 2) 寫設置： WR_頻率 _空中速率 _發(fā)射功率 _串口速率 _串口效驗 ↙ 應答 : PARA_頻率 _空中速率 _發(fā)射功率 _串口速率 _串口效驗 ↙ 其中參數表示方法如表 ： 表 模塊的參數設置表 參數 字節(jié)數 說明 頻率 6 單位 KHz，如 434MHz 表示為 434000。用戶可以通過向 RXD 口發(fā)送設置命令，模塊效驗后，在 200ms 內 TXD 腳將開始返回參數信息 (T3)，用戶在確認設置信息無誤后置高 SET 腳，模塊在 10ms 內切換至用戶設置的參數模式運行 (T4)。 當 EN 腳置高 50ms 后，模塊即可正常工作 (T1)。 二是動態(tài)在線設置，用戶通過置低設置腳，通過串口發(fā)命令動態(tài)修改。完成設置有兩種方式，一是通過公司提供的設置軟件 RFMagic 利用 PC 串口即可輕松實現(xiàn) ，見圖 ： 圖 RFMagic 設置軟件 用 RFMagic 軟件設置是通過模塊的 UART/TTL 口完成的 (4， 5PIN)，所以必須接UART/TTL to RS232 接口轉換板在連接 到 PC完成設置，或使用本公司提供的轉換板。 透明數據 傳輸能適應任何標準或非標準的用戶協(xié)議，所收的數據就是所發(fā)的數據 [17]。 256bytes 超大容量緩沖區(qū)，意味著用戶在任何狀態(tài)下都可以 1 次傳輸 256bytes 的數據，當設置空中波特率大于串口內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 波特率時，可 1 次傳輸無限長度的數據，同時 SDTAPC220A43 模塊提供標準的UART/TTL 接口， 1200/2400/4800/9600、 19200bps 五 種速率，和三種接口校驗方式。同時編碼也包含可靠檢錯能 力，能夠自動濾除錯誤及虛假信息，真正實現(xiàn)了透明的連接。本設計采用的是最普遍的一種無線數傳模塊 APC220A43，該模塊是新一代的多通道嵌入式無線數傳模塊，其可設置眾多的頻道， 步進精度為 1KHz， 發(fā)射功率高達 20 mW，而仍然具有較低的功耗，體積 37mm x 17mm （不含天線座和引腳插頭），為業(yè)內目前最小體積，非常方便客戶嵌入系統(tǒng)之內。 本設計中的機器人小車就是通過 wifi 無線網絡與 PC 機進行通信的，因為兩塊開發(fā)板獨立通信，故采用了無線數傳模塊和無線網卡兩種無線傳輸模塊。根據最近國際消費電子產品的發(fā)展趨勢判斷， 將有可能被大多數無線網絡產品制造商選擇作為產品標準。速度更快的 使用與 相同的正交頻分多路復用調制技術。 最初的 規(guī)范是在 1997 年提出的，稱為 ，主要目的是提供 WLAN接入，也是目前 WLAN 的主要技術標準，它的工作頻率也是 ，與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設備共享同一頻段。例如企業(yè)選擇在每一層樓或每一個部門配備 的接入點，而不是 采用電纜線把整幢建筑物連接起來。目前這一技術的用戶主要來自機場、酒店 、 商場等公共熱點場所。但實際上，如果有多個用戶同時 通過一個點接入，帶寬被多個用戶分享， WiFi 的連接速度一般將只有幾百 kb/s 的信號，雖不受墻壁阻隔，但在建筑物內的有效傳輸距離小于戶外。雖然在數據安全性方面比藍牙技術要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達 100 m左右。 無線傳輸模塊設計 WiFi 無線傳輸 技術簡介 WiFi 技術 WiFi(Wireless Fidelity,無線高保真 )是一種無線通信協(xié)議，正式名稱是 ，屬于短距離無線通信技術。 光電開關為數字傳感器， NPN 常開型光電開關；輸出狀態(tài)是 0、 1，即數字電路中的低電平和高電平，正常狀態(tài)輸出高電平，檢測到目標輸出低電平。該模塊檢測距離 5～ 100cm，檢測角度 35176。該傳感器的探測距離可以通過電位器調節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應用于機器人避障、避障小車、流水線計數及黑白線循跡等眾多場合 [14]。 該傳感器模 塊對環(huán)境光線適應能力強，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經過比較器電路處理之后，綠色指示燈會亮起，同時信號輸出接口輸出數字信號（一個低電平信號）。為了使用方便，便于操作和調試，最終選擇了方案 2，并且從網上直接購買現(xiàn)成的紅外避障模塊。當沒有光線反射回來時，輸出高電平。紅外避障模塊操作簡單，使用方便。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。 方案 2：用紅外光電開關進行避障。而用單片機來做方波發(fā)生器未免有些浪費資源 [22]。超聲波傳感器在避障的設計中被廣泛應用。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來，再被超聲波傳感器接收。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產生的，它 具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 紅外避障模塊設計 方案比較和論證 方案 1：用超聲波傳感器進行避障。給單片機的定時器賦初值，使其產生一定周期的脈沖，不斷調整占空比，就可實現(xiàn)無級調速。調試時在依照上表，用程序輸入對應的碼值，若能夠實現(xiàn)對應的動作，調試通過。 表 L293 控制邏輯 ENA(B) INl(IN3) IN2(IN4) 電機運行情況 H H L 正轉 H L H 反轉 H 同 IN2(IN4) 同 INl(IN3) 快速停止 L X X 停止 L293D 可直接的對電機進行控制，無須隔離電路。如果利用本電路板去控制步進電機，就把步進的線接到 OUT1， OUT2， OUT3， OUT4[13]。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 21 圖 直流電機驅動電路 該驅動板每個兩個驅動門做成一路控制電機的信號，這樣可以使電機在四個象限運行，即正轉，反轉，停車，自由滑行。 L293 的驅動方式比較簡單，這里簡略說明， L293 有兩個電壓輸入 ，一個是給電機的電壓，一個是給芯片工作與控制邏輯的參考電壓。 該芯片可以驅動兩臺直流電機。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達 36V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達 2A，持續(xù)工作電流為 1A。 L293 是 ST公司生產的一種高電壓、小電流電機驅動芯片。另外，隨著 PWM 輸出在機器人控制器中的廣泛應用，采用直流電機作為驅動電機的應用也越來越多 [21]。盡管近年來不斷受到其它電動機 (如交流變頻電動機、步進電動機等 )的挑戰(zhàn)，但目前為止，它仍然是大多數調速控制電動機的優(yōu)先選擇。長期以來，直流電動機一直占據著調速控制的統(tǒng)治地位。 目前移動機器人領域應用較多的是直流電機。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 20 所以，在調速要求高的場所直流電機得到了廣發(fā)的 應用?，F(xiàn)行的直流電機都是旋轉電樞式，即激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶換向單元的電樞繞組和電樞鐵芯結合構成直流電機的轉子。 作為電機執(zhí)行元部件，直流電機內部有一個閉合的主磁路。 直流電機（ direct current machine）是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉電機。 電機概述 電機（英文： Electric machinery，俗稱 ―馬達 ‖）是指依據電磁感應定律實現(xiàn)電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。 直流電機驅動模塊設計 機器人小車的驅動模塊主要包括電機驅動小車前進， 電機驅動可以 采用兩種方式 :采用 H 橋式電路驅動或采用專用直流電機驅動電機 芯片。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 19 圖 外圍輔助電路 本次設計通過以上各模塊結合 可 實現(xiàn)遠程 遙控、智能避障、 環(huán)境監(jiān)測 等功能 ，基本實現(xiàn)智能化。 外圍輔助電路主要是指小車硬件電路的焊接，單片機與各模塊之間的電路的連接。方案三 采用的鋰電池電壓穩(wěn)定，最大瞬間電流達 5A，長時間工作電流可達 3A 或以下，完全可以滿足本系統(tǒng)的 需要，缺點是成本偏高。方案二簡便易操作，從經濟角度講，應當采用可充電電池。 方案三：采用網上購買的大容量聚合物防爆鋰電池供電 （ 8VDC 3500mAh） 。 小車供電有 三 種方案： 方案一：采用實驗室有線電源通過穩(wěn)壓芯片供電。 芯片描述： SC15F2K61S2 單片機是 STC 生產的新一代 8051 單片機， 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 51 單片機，超強抗干擾， 高速，高可靠，低功耗，速度比平常單片機快 8—12倍。 2048 2048 像素的投入，支持縮放） ⒃ 130 個通用 I/O 口和 24 通道外部中斷源 ⒄ 具有普通，慢速，空閑和掉電模式 ⒅ 具有 PLL 片上時鐘發(fā)生器。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 16 圖 S3C2440 內部 結構框圖 綜合對芯片的功能描述介紹 S3C2440A 集成的以下片上功能： ⑴ 內核供電 ,， 外部 I/O 供電具備 16KB 的ICache 和 16KB DCache/MMU微處理器 ⑵ 外部存儲控制器 (SDRAM 控制和片選邏輯 ) ⑶ LCD 控制器（最大支持 4K 色 STN 和 256K 色 TFT）提供 1 通道 LCD 專用DMA ⑷ 4 通道 DMA 并有外部請求引腳 ⑸ 3 通道 UART(, 64 字節(jié) Tx FIFO，和 64 字節(jié) Rx FIFO) ⑹ 2 通道 SPI 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 17 ⑺ 1 通道 IICBUS 接口（多主支持） ⑻ 1 通道 IISBUS 音頻編解碼器接口 ⑼ AC39。每個都是由具有 8 字長的行組成 。 ARM920T 實現(xiàn)了 MMU， AMBA BUS 和 Harvard 高速緩沖體系結構構。它采用了新的總線架構 Advanced Micro controller Bus Architecture (AMBA)。 S3C2440 采用了 ARM920t 的內核， 的 CMOS 標 宏單元和存儲器單元。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 15 第三章 家庭安防智能機器人的硬件設計 核心模塊硬件設計 主控制芯片 S3C2440 本設計采用的是 TQ2440 系列 ARM 開發(fā)板，其 核心板型號是 2440V2， S3C2440AL CPU，主頻 400MHz(最高可達 533MHz)，板載 64MB SDRAM、 256MB Nand Flash 和 2MB Nor Flash。模塊靈敏度高，性能穩(wěn)定，超低電壓工作模式。 本模塊基于熱釋電紅外感應技術，可以應用于人體感應全部產品。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 14 火焰?zhèn)鞲衅鲗鹧孀蠲舾校瑢ζ胀ü庖灿蟹磻?，一般用做火焰報警等用途。因?DS18B20 這一特點 ， 非常適合于多點溫度檢測系統(tǒng) ， 且硬件結構簡單 ， 方便聯(lián)網 ， 故在 倉儲管理、工農業(yè)生產制造、氣象觀測、科學研究以及日常生活中被廣泛應用。 本模塊主要作用是進行溫度采集，然后經采集的數據送入單片機 STC15F2K61S2 里進行分析處理。從精度、體積、成本等方面考慮，使 用的傳感器分別是溫度傳感器 DS18B MQ2 煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅?。同時小體積，寬電壓運行，較遠傳輸距離，豐富便捷的軟件編程設置功能，使之能夠應用于非常廣泛的領域 [17]。 APC200A43 模塊提供了多個頻道的選擇，課在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數。 APC200A43 模塊是高度集成半雙工微功率無線數據傳輸模塊，其嵌入高速單片機和高性能射頻芯片。無線傳輸較比有線傳輸有成本低廉、適應性好、擴展性好、設備維護更容易實現(xiàn)等優(yōu)點，是日后通信領域發(fā)展的重要方向 [16]。 雖然較比 108M 要慢上許多，但對于本設計來說，已經足夠滿足設計要求。本設計采用的是 54Mbps，其 WLAN 傳輸速度一般在 1630Mbps 之間，換算成 MB 也就是每秒傳輸速度在 2MB4MB 左右。 ⑴ 無線網卡 無線網卡是終端無線網絡的設備，是不通過有線連接，采用無線信號進行數據傳輸的終端。 考慮到 系統(tǒng)提供的默認配置單中只添加了對