【正文】 LM629 控制字 Atmega32L 通過寫一下指令來實(shí)現(xiàn)對 LM629 的控制。通過判斷中斷的類型，可以更好的 LM629 進(jìn)行相應(yīng)的操作。 LM629 狀態(tài)和信息19表 6 LM629 的信號寄存器位內(nèi)容 Table 6 Signals Register Bit Allocation of the LM629位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15說明下一個(gè)index命令錯(cuò)中斷運(yùn)動(dòng)完成中斷Index 脈沖中數(shù)位置信息錯(cuò)中斷位置超差中斷斷點(diǎn)到中斷停車8 位輸入誤差停運(yùn)動(dòng)完成速度方式正轉(zhuǎn)執(zhí)行UDF裝加速發(fā)生中斷Atmega32 單片機(jī)可以寫 RDSTAT 和 RDSIGS 指令到 LM629，便可以讀出 LM629 的狀態(tài)和寄存器的數(shù)據(jù)。隨后是參數(shù)數(shù)椐，每個(gè)數(shù)據(jù)占 2 個(gè)字節(jié)。數(shù)字 PID 控制器采用增量式 PID 控制算法，所需的 KP、K I、K D數(shù)據(jù)由 atmega32 單片機(jī)提供。位置數(shù)據(jù)是30位有符號數(shù)。其后緊隨著的是加速、速度、位置參數(shù)數(shù)據(jù)。用戶能過動(dòng)動(dòng)指令輸入加速度、速度、位置、控制方式、轉(zhuǎn)向、停車方式等數(shù)據(jù)。 折合成16 進(jìn)制數(shù)：A=65536=≈15=0x0000000F。 折合成16進(jìn)制數(shù)：V=65536=≈89391=0x004432EF。 (2)速度: 設(shè)V為需向LM629 寫入的目標(biāo)速度值，單位為counts/sample。 LM629所要求的各參數(shù)計(jì)算過程如下：由于LM629對其進(jìn)行了4倍頻，所以編碼器處理結(jié)果如下： 設(shè)PC為需向LM629 寫入的目標(biāo)位置值，其單位為counts（編碼器脈沖數(shù))設(shè)L為編碼器500線數(shù)有L=5004=2022；故有PC=L期望轉(zhuǎn)數(shù)=2022100=202200=0X00030D40，即電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，LM629計(jì)2022個(gè)數(shù)。假設(shè)編碼器為500線，要求加速度為0．1 r／s 、最大速度為0．2 r／s、完成轉(zhuǎn)兩圈的位置控制。如果速度有擾動(dòng)，LM629 可使其平均速度恒定不變。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，上述參數(shù)允許更改，產(chǎn)生如圖 6(b)所示的軌跡。編碼盤的 A，B，C 信號同為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)Index（見圖 14）信號送入 Index 寄存器，記錄電動(dòng)機(jī)的絕對位置。來自增量式光電編碼盤的位置信號 A，B 經(jīng) LM629 四倍頻，提高分辨率。LM629是NMOS結(jié)構(gòu)，采用28引腳雙列直插式封裝（見圖2） ，使用6MHz或者8MHz和5V電源工作。圖 12 伺服系統(tǒng)模塊原理圖 Servo system module schematic LM629 的功能和工作原理LM629是美國半導(dǎo)體公司（National Semiconductor）生產(chǎn)的一款專用運(yùn)動(dòng)控制器，它是全數(shù)字式的專用運(yùn)動(dòng)處理器。其中 P8 為向外傳輸數(shù)據(jù)的接口。15 腳 DNG、16 腳 VCC（+5v） 。TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT輸出；DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT 輸出。其中 13 腳（R1IN） 、12 腳（R1OUT） 、11 腳（T1IN） 、14 腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。MAX232 芯片的作用是將單片機(jī)輸出的 TTL 電平轉(zhuǎn)換成 PC 機(jī)能接收的 232 電平或?qū)C 機(jī)輸出的 232 電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接收的 TTL 電平。在本設(shè)計(jì)中串口通信模塊使用在中央處理模塊內(nèi)部分級系統(tǒng)之間通信和單片機(jī)模塊 PC 通信分別使用了 MAX232 和 MAX323 兩種芯片做電平轉(zhuǎn)換，因其功能相似、端口相同、典型電路一致故選取 MAX232 介紹。RS232C（remended standard，一種推薦串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)）是目前最常用的一種串行通信接口。 BT1CR20holder43ESK+V5nFpX8MHz(witsck)O_I/gbyxv[]圖 10 STM32 最小系統(tǒng) STM32 Minimum System13 通信模塊通信方式的選擇：由于串行通信方式具有使用線路少，成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了并行通信中多條線路的特性不一致，因而被廣泛的采用。因?yàn)?STM32 內(nèi)部包含 128KB 的 FLASH 以及 32KB 的 SRAM，滿足設(shè)計(jì)需要，所以不再進(jìn)行存儲器擴(kuò)展。(9) 處理器狀態(tài)在進(jìn)入中斷時(shí)自動(dòng)保存，中斷退出時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，不需要多余的指令。分為占先中斷等級和非占先中斷等級 支持末尾連鎖（tailchaining）和遲來（late arrival）中斷。(5) 自動(dòng)保存和恢復(fù)處理器狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)低延遲地進(jìn)入和退出中斷服務(wù)程序(6) 支持 ARMv6 架構(gòu) BE8/LE(7) ARMv6 非對齊訪問(8) 嵌套向量中斷控制器（NVIC） 。該處理器采用 ARMv7M 架構(gòu)。STM32 功耗 36mA，是 32 位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于 。STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核。由于 STM32 單片機(jī)具有更優(yōu)良的性能，同時(shí)分級系統(tǒng)擁有更高效的控制性能和并行處理能力，所以我們最終選擇方案三作為本設(shè)計(jì)的中央處理模塊。共同構(gòu)成中央處理單元從而具有并行處理的能力。如果僅僅使用一塊 STM32 芯片執(zhí)行所有程序會(huì)造成程序編寫復(fù)雜、芯片負(fù)載過高（堆棧溢出） 、響應(yīng)速度緩慢、端口配置沖突（如TIM8 和 TIM1 不能同時(shí)使用）等問題。STM32 專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)擁有比 AVR 單片機(jī)更高的性能且工業(yè)控制硬件功能更加豐富（具有 DMA、硬件正交增量編碼器等） ，并且開發(fā)工具齊全，開發(fā)環(huán)境更優(yōu)越。方案二：采用 ARM 公司研制的基于最新 Cortex?M3 內(nèi)核的 32 位 ARM7 微處理器STM32 開發(fā)板。其次，AVR 單片機(jī)高性能、低功耗，且其快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，很大程度上優(yōu)化了目標(biāo)代碼所占用的存儲空間，也在一定程度下提高了程序的執(zhí)行效率，部分型號 FLASH 非常大，特別適用于使用高級語言進(jìn)行開發(fā)。本設(shè)計(jì)對中央處理模塊有以下三種方案：方案一：采用 ATMEL 公司研制的基于 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的 8 位低功耗 CMOS 微處理器 ATMEGA128 單片機(jī)作為主控板。圖 7 系統(tǒng)方框圖 Schematic Block Diagram10 各模塊硬件部分設(shè)計(jì) 中央處理模塊中央處理模塊是整個(gè)手動(dòng)機(jī)器人的核心環(huán)節(jié)。從而達(dá)到對手動(dòng)機(jī)器人各部分的控制。從而得到相關(guān)的最優(yōu)輸出操作，通過輸出 PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）波的方式向單片機(jī)模塊發(fā)命令，單片機(jī)模塊再通過串口通信控制 LM629 模塊從而控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。電子方向盤模塊、電子油門模塊、電子剎車、按鍵模塊等傳感器輸入部分對系統(tǒng)外界信息進(jìn)行采集和處理后，將數(shù)據(jù)通過電平信號、PWM 信號等方式發(fā)送到中央處理模塊。中央處理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心。圖 6 棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)物圖 Ratchet physical figure93 機(jī)器人自控部分設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于 STM32 單片機(jī)的手動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)。所以這需要我們想辦法使升降機(jī)構(gòu)抬起一定高度時(shí)機(jī)械鎖死并關(guān)閉電機(jī)。此時(shí)電機(jī)并沒有停止工作而是通過后軸編碼器反饋信息和 PID 算法調(diào)整反復(fù)運(yùn)行電機(jī)鎖死在了這個(gè)位置。圖 3 手動(dòng)機(jī)器人整體三維圖 Manual machine 3D figure as a whole 方向盤的設(shè)計(jì)與討論為了把方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為編碼器的信號，我們設(shè)計(jì)方向盤時(shí)必須充分考慮如何把方向盤與編碼器連接起來才能使方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與編碼器一致，其次，要在方向盤上安裝了按鍵方便操作，而且還要設(shè)計(jì)方向盤具有自動(dòng)回正裝置，即當(dāng)操作者從方向盤松開手時(shí)，方向盤會(huì)自動(dòng)回到初始位置使編碼器轉(zhuǎn)角信號歸零。對于升降機(jī)構(gòu)，為了增強(qiáng)它的承載能力，我們借鑒電梯的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)滑式滑塊。這個(gè)輪系結(jié)構(gòu)當(dāng)中，當(dāng)左右后輪電機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)，帶動(dòng)不同的左右后兩輪的轉(zhuǎn)速，而前輪只是起支撐作用，從而實(shí)現(xiàn)校手動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間我們采用鏈條傳動(dòng)方式。 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整個(gè)手動(dòng)機(jī)器人的主要框架結(jié)構(gòu)由壁厚為 、2525mm 的不銹鋼方管焊接而成。指自動(dòng)機(jī)器人、手控機(jī)器人的配合要好，因?yàn)楸荣惒皇潜绕磫闻_機(jī)器人的功能,小組特別強(qiáng)調(diào)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同作戰(zhàn)。如果機(jī)器人的智能水平能夠有所提高，能夠正確的處理瞬息萬變的賽場信提高定位能力，那么就能更快更好的完成組裝和搬運(yùn)。4)機(jī)器人應(yīng)具有高智能。速度只有與機(jī)動(dòng)性、靈巧性和準(zhǔn)確性結(jié)合才能相得益彰。3)機(jī)器人必須穩(wěn)、準(zhǔn)。1)機(jī)器人必須與大賽的主題相吻合，創(chuàng)意獨(dú)到，在遵循規(guī)則的前提下能巧妙地合理地利用規(guī)則。 本次機(jī)器人設(shè)計(jì)原則對于此次比賽的機(jī)器人來說，主要考驗(yàn)的是機(jī)器人的行走路線、機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性以及可操作性。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺微型計(jì)算5機(jī)完成。 檢測裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。它輸入的是電信號，輸出的是線、角位移量。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。 圖 2 手動(dòng)機(jī)器人行動(dòng)路線示意圖 schematic diagram of Manual robot walking route 2 機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)與方案 機(jī)器人一般組成機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。圖 1 比賽場地規(guī)格 Specifications of Game Field 手動(dòng)機(jī)器人的主要任務(wù)簡介手動(dòng)機(jī)器人的主要任務(wù)有：手動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)后需要從硬幣架拿起硬幣并放入硬幣箱； 在沒犯規(guī)的前提下，手動(dòng)機(jī)器人必須穿越隧道，到達(dá)搜集機(jī)器人所在區(qū)域并搬運(yùn)搜集機(jī)器人至自動(dòng)機(jī)器人 A（5 區(qū)）區(qū)域（見圖 2） ；手動(dòng)機(jī)器人搬運(yùn)放在手動(dòng)區(qū)的籃子（4 區(qū)）按照圖中所示路線回到啟動(dòng)區(qū)（6區(qū)） ，并將籃子放置在小島上的放籃區(qū)；手動(dòng)機(jī)器人托起 搜集機(jī)器人夾取包山最頂層包子，手動(dòng)機(jī)器人和搜集機(jī)器人之間通過非射頻方式通信；在比賽規(guī)定時(shí)間（三分鐘）的最后一分鐘內(nèi)，手動(dòng)機(jī)器人可以直接從底層開始夾取包子；當(dāng)搜集機(jī)器人完成每層至少一個(gè)包子的夾取和投放，比賽立即宣布結(jié)束，完4成規(guī)定任務(wù)并耗時(shí)最短的獲勝，未完成任務(wù)按照得分多少衡量勝負(fù)。最后，收集機(jī)器人爬上小島，把底層和中間層的包子抓取并放到籃子里，再由手動(dòng)機(jī)器人把收3集機(jī)器人托起抓取頂層包子放到籃子里，完成任務(wù)。首先，手動(dòng)機(jī)器人從硬幣架上拿起硬幣投到硬幣箱中。 2022 年亞太機(jī)器人大賽比賽主題與規(guī)則 主題簡述此次大賽的主題為“Peng On Dai Gat”，中文意思為“平安大吉（包山斗智顯平安） ”，源于民俗活動(dòng)，旨在祈求平安。在這種互相干擾不大、主要比拼速度及精度的競賽中，制作的機(jī)器人越穩(wěn)定，越高速，就越有可能取得比賽的勝利。因此難度高、技術(shù)綜合性極強(qiáng)，能充分鍛煉參與者多學(xué)科綜合及設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。 PID algorithm。 drive。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；驅(qū)動(dòng)；通信；PID 算法 ；PWM 調(diào)速；Manual robot control system designAuthor: Xie YufanTutor: Kang Jiang(Oriental Science amp。這對機(jī)器人的競爭力、靈活性、準(zhǔn)確性有較高要求。而本次設(shè)計(jì)的手動(dòng)機(jī)器人是一臺自動(dòng)化程度較高、控制精確靈活的機(jī)器人，這臺手動(dòng)機(jī)器人由行走模塊、主控模塊和機(jī)械手臂等組成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄摘 要 .......................................................................................................................................1關(guān)鍵詞 .......................................................................................................................................11 前言 .....................................................................................................................................2 2022 年亞太機(jī)器人大賽比賽主題與規(guī)則 ..............................