【正文】 Linux ,9.[16] :,3.[17]Alessandro rubini, Jonathan corbet. LINUX Device Drivers. ORelly amp。最后，謹(jǐn)借此機(jī)會向所有關(guān)心、支持和幫助過本人的老師們和同學(xué)們致以最誠摯的謝意　　　　　　　參考文獻(xiàn)[1] 視覺導(dǎo)航參數(shù)提取與軌跡控制的研究[D].江蘇大學(xué),2006.[2][D].哈爾濱工程大學(xué),2006.[3][D].南京航空航天大學(xué),2004.[4]李磊,葉濤,[J].. 24 (5): 475480.[5] 控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2006.[6] Satoshi Hoshino, Jun Ota, Akiko Shinozaki, Hideki Hashimoto. Improved design methodology for anexisting automated transportation system with automated guided vehicles in a seaport container 21, Number 3, 2007, 3.[7] 嵌入式系統(tǒng)實驗教程(一).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[8] :北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[9] 環(huán)境下嵌入式系統(tǒng)在移動機(jī)器人上的研究與應(yīng)用[D].中國海洋大學(xué),2005.[10] Li Shengfang, Hou on the AGV Based Robot System Used in Substation International Conference on Power System Technology, p14.[11] Jos233。感謝父母含辛茹苦的養(yǎng)育之恩，你們無私的關(guān)愛和支持是我不斷前進(jìn)的動力和源泉。馬老師認(rèn)真求實和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)，敏銳的洞察力和淵博的知識以及忘我的工作、學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺、終生難忘。 本文主要完成了以下幾方面的工作: (1)小車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 (2)設(shè)計了以MCS51為核心的控制系統(tǒng)的硬件電路，傳感檢測電路及電機(jī)驅(qū)動電路 (3)結(jié)合伺服驅(qū)動系統(tǒng)的順序編程功能實現(xiàn)了單片機(jī)與伺服驅(qū)動器之間的串口通訊，提高了程序執(zhí)行的效率 (4)把機(jī)械與控制部分相結(jié)合，設(shè)計了完整的AGV小車研究展望 在本文設(shè)計工作的基礎(chǔ)上，本人認(rèn)為以下幾個方面有待進(jìn)一步的研究: (1)結(jié)合控制理論，進(jìn)一步研究小車的運(yùn)動控制及其控制策略的問題，以提高對AGV小車的控制精度 (2)研究關(guān)于無線通訊的基本理論，結(jié)合現(xiàn)在先進(jìn)的通訊技術(shù)，實現(xiàn)上位機(jī)無線監(jiān)控AGV小車，并實時與小車通訊的功能 (4)進(jìn)一步研究AGV小車主動避障的理論和方法，完善小車在遇到障礙物的情況下，繞過障礙物繼續(xù)按預(yù)設(shè)的路徑行走的策略謝 辭在大學(xué)兩年多的學(xué)習(xí)期間，本人得到了導(dǎo)師馬其華老師無微不至的關(guān)懷和指導(dǎo)，使我能順利地完成碩士論文。總結(jié)與展望本文以畢業(yè)課題為基礎(chǔ)，對AGV小車控制系統(tǒng)部分的設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。所有的超聲波傳感器在發(fā)射器的表面附近都有一盲區(qū)，在此盲區(qū)內(nèi)，傳感器不能測距也不能檢測物體的有無。如果接收器在其工作范圍內(nèi)(對置模式)或回波被靠近傳感器的物體表面發(fā)射(回波模式)，則接收器就會檢測出聲波，并將產(chǎn)生相應(yīng)的信號。超聲波傳感器由兩種工作模式，即對置模式和回波模式。這里簡單介紹超聲波傳感器的工作原理。最大距離的限制則來自介質(zhì)對超聲波能量的吸收。 超聲波傳感器超聲波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)堅固、簡單、廉價并且能耗低，可以很容易地用于攝像機(jī)調(diào)焦、運(yùn)動探測報警、智能小車導(dǎo)航和測距。頻率選擇器根據(jù)AGV 控制器發(fā)出的頻率選擇信號，來選擇所需跟蹤的頻率，并將的接受到的頻率信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。 信號源電路圖 電磁導(dǎo)引傳感器對于導(dǎo)引路徑，我們采用在地面埋入磁條的方式，為了感知導(dǎo)引線上的磁力信號， 電路。 傳感檢測電路AGV 要實現(xiàn)自動導(dǎo)引功能、避障功能和停車功能就必須要感知導(dǎo)引線、障礙物和導(dǎo)引信號，這就相當(dāng)于給小車一個視覺功能。導(dǎo)向線通電后便產(chǎn)生交變磁場，在AGV 上裝有傳感器，分別感應(yīng)出兩個電壓，這兩個電壓經(jīng)邏輯處理后控制導(dǎo)向電機(jī)M，電機(jī)帶動導(dǎo)向輪始終追蹤導(dǎo)向線行駛，從而達(dá)到無人駕駛自動導(dǎo)航的目的。 信號源目前AGV 大多采用電磁渡感應(yīng)導(dǎo)向方式，這種導(dǎo)向方式具有抗干擾強(qiáng)、易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)?！?UART 與PC 機(jī)串口接口示意圖 外圍硬件電路設(shè)計AGV 的硬件部分主要由主控單元，導(dǎo)引單元，驅(qū)動單元，通訊單元，安全與輔助單元和供電單元等組成。支持可編程波特率，紅外收發(fā)。LPC2210 的UART 單元提供兩個獨(dú)立的異步申行UO口，接口電路較簡單，只要注意使用芯片如MAX3232 的電平轉(zhuǎn)換成與普通串口兼容的信號就可以了。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。其接口連 所示。它無需目標(biāo)存儲器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口，而且是普通的駐留監(jiān)測軟件所必須的。JTAG 仿真器比較便宜，連接比較方便。 接口電路設(shè)計 JTAG 調(diào)試接口JTAG (Joint Test Action Group)是IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，ARM7TDMI 內(nèi)部提供了3 個JTAG 型的掃描鏈，可以進(jìn)行調(diào)試和配置嵌入式的ICERT 邏輯。當(dāng)最終代碼固化到FLASH 時，分配FLASH 位Bank0 地址，SRAM 為Bank1 地址，因為Bank0 可以用來引導(dǎo)程序運(yùn)行?！　　　　　　　　　　　D 存儲器接口電路圖　為了方便程序的調(diào)試和最終代碼的固化應(yīng)用，外圍擴(kuò)展 512KB SRAM(采用芯片IS61LV25616AL)和2MB 的FLASH(采用芯片SST39VF160)，使用了Bank0 和Bank1的地址空間，可以通過JP6 跳線將CS0 和CS1 分別分配給SRAM 或FLASH。 存儲器擴(kuò)展LPC2210 只有16KB 的片內(nèi)RAM，沒有片內(nèi)Flash 存儲器，可是其具有外部存儲器接口，通過外部存儲器控制器(EMC)可以擴(kuò)展4 個Bank 的存儲器組(Bank0～Bank3),每個存儲器的空間大小為16MB。ARM7TDMI 為低功耗、高性能的16/32 核，最適合用于對價格及功耗敏感的應(yīng)用場合。ARM (Advanced RISC Machines)，既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。比較各處理器性能，以ARM為代表的RISC 的處理器要優(yōu)于以X86 為代表的CISC處理器。DSP 主要用于信號處理的算法實現(xiàn)。主要用于時序電路，存儲電路等數(shù)字電路，控制功能弱，一般與微處理器一起使用。 嵌入式處理器選型主流的嵌入式系統(tǒng)處理器有：1．MCU(微控制器)，經(jīng)典的MCS51 系列：Motorola 的69HC11,Atme1 的89C51系列，Philips 的51 系列等，均為8 位微處理器，一般有豐富的外圍資源用于控制系統(tǒng)，如AD、DA、PWM、DART、I2C 總線等；16 位MCU 主要有Microchip 的PIC系列，Intel 的MCS96 系列，TI 的MSP430 系列以及凌陽的uNSP61 系列等，8 位、16位單片機(jī)在微控系統(tǒng)等應(yīng)用廣泛。傳感器模塊：黑色引導(dǎo)線監(jiān)測模塊是機(jī)器人可以根據(jù)傳感器信息進(jìn)行路徑引導(dǎo)規(guī)劃。I/O 模塊：擴(kuò)展處理器的輸入輸出口線，包括A/D 輸入線、外部中斷輸入及輸出控制線。RS232 和以太網(wǎng)接口：RS232 接口用于機(jī)器人控制系統(tǒng)同PC 機(jī)之間的通信。存儲器：在ARM7 處理器的外圍擴(kuò)展，擴(kuò)展了RAM 和ROM (Flash)存儲器，用于程序運(yùn)行時的數(shù)據(jù)存儲和程序代碼的存儲。硬件各部分結(jié)構(gòu)簡要功能如下：圖 AGV 嵌入式硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖ARM7 嵌入式處理器：是整個控制系統(tǒng)的核心部件，機(jī)器人的運(yùn)動控制、運(yùn)行軌跡的規(guī)劃、各種傳感器信息的處理均由ARM7 處理器完成。它是小車行駛和進(jìn)行作業(yè)的直接控制中樞，主要完成的功能為：接受主控計算機(jī)下達(dá)的命令、任務(wù)；向主控計算機(jī)報告小車自身狀態(tài)，(包括小車目前所處的位置，運(yùn)行的速度、方向、故障狀態(tài)等) ；根據(jù)所接受的任務(wù)和運(yùn)行路線自動運(yùn)行到目的裝卸站，在此過程中，自動完成運(yùn)行路線的選擇，運(yùn)行速度的選擇，自動裝卸貨物，運(yùn)行方向上小車之間的避讓，安全報警等。模塊化設(shè)計，不僅增強(qiáng)了各個部分的可重用性，而且給后期的調(diào)試工作帶來了很多方便。該微處理器具有通用性強(qiáng)、提供的硬件資源豐富、有較好的中斷處理功能、便于系統(tǒng)擴(kuò)展、通信接口種類多、指令系統(tǒng)簡單實用等特點(diǎn)。目前市場上單片機(jī)的生產(chǎn)廠家有近百家，芯片種類更是多達(dá)上千種，價格也從幾塊到幾百塊不等，因此可供選擇的余地非常大；但是在嵌入式設(shè)計過程中，很多廠家的芯片都是可以互相替代的，而且從用戶角度考慮，它們只關(guān)心產(chǎn)品是否滿足他們的要求，而并不關(guān)心選用哪款具體的芯片，因此在開發(fā)過程中應(yīng)該盡量選擇自己熟悉的單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)，這樣會縮短開發(fā)周期 硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)AGV 所示。在硬件選型時應(yīng)該綜合考慮產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域、成本問題、開發(fā)的難易程度問題、元件購買途徑問題、用戶需求問題等等；而硬件選型主要是主控芯片的選型，選擇一種功能強(qiáng)大但又小浪費(fèi)資源的主控芯片是十分重要的。本章首先介紹芯片選型的相關(guān)原則，再詳細(xì)的介紹嵌入式處理器選型及設(shè)計、存儲器擴(kuò)展，最后介紹嵌入式系統(tǒng)外圍電路及接口設(shè)計。在本文設(shè)計中的各個功能模塊，均采用嵌入式方案進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)。AGV 的研究與開發(fā)集人工智能、信息處理、圖像處理為一體，涉及計算機(jī)、自動控制、信息通訊、機(jī)械設(shè)計和電子技術(shù)等多個學(xué)科，是一個典型的機(jī)電一體化多技術(shù)多學(xué)科的集成系統(tǒng)。當(dāng)控制器輸出得到的電樞電壓a U 不在－24～24V 之間，以極限值處理。直流伺服電機(jī)一般采用全壓起動，電樞回路中無須另串電阻起動，串附加電感可改善電流脈動量和降低起動時電流。 時，出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)，這意味著此時的電機(jī)提供的電磁轉(zhuǎn)矩不足以克服負(fù)載及摩擦轉(zhuǎn)矩，模型不再適用，電機(jī)實際運(yùn)行中不會轉(zhuǎn)動，處于阻轉(zhuǎn)狀，同樣反轉(zhuǎn)時情況也類似，所以在仿真中加入了非線性死區(qū)環(huán)節(jié)，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中應(yīng)該考慮這種死區(qū)情況。下面推導(dǎo)直流伺服電動機(jī)傳動函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖。對于分析AGV 移動過程中的轉(zhuǎn)彎及姿態(tài)控制等，先前的數(shù)學(xué)模型不能滿足需要，要將兩個獨(dú)立的驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別處理，從而提高AGV 的靈活性，下面我們對直流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)。本課題模型的被控量是小車與預(yù)設(shè)軌跡的位置偏差，設(shè)置的采樣頻率為100Hz，系統(tǒng)階次取2。單純采用一種方法很難獲得滿意的答案，所以常常綜合考慮使用。 AGV 運(yùn)動學(xué)模型AGV 系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、多耦合的、非線性系統(tǒng)。由關(guān)系式估算得：電樞電阻： a R = Ω ，電樞電感： a L =(mH)，電勢常數(shù)： = E K ，轉(zhuǎn)矩常數(shù)：K M = 。電機(jī)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)矩：T (N m) nom = ? ；轉(zhuǎn)速：n 3000(r /min) nom = ；功率：P 55(W) nom = ；電樞電壓：U 24(V ) nom =