【IT168 信息化】

    1媒介：

跟著科學(xué)技能成長和人民糊口程度提高，呆板人已經(jīng)開始進(jìn)入了人們的糊口中。這個(gè)時(shí)代的光降，呈現(xiàn)了各類新型呆板人，如清掃呆板人、安防呆板人。移動(dòng)呆板人的最重要的部門之一：導(dǎo)航系統(tǒng)，越發(fā)引起呆板人規(guī)模的存眷。呆板人導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)很多呆板人應(yīng)用規(guī)模至關(guān)重要如：智能客棧，超市導(dǎo)購，家用呆板人，自動(dòng)化圖書館，智能醫(yī)院等。較量普遍的是尋線呆板人。作者在讀研期間，多次介入這類呆板人角逐和設(shè)計(jì)。實(shí)際設(shè)計(jì)中發(fā)明：因?yàn)槭艿嚼慰烤€的限制，這種體系并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的全方位的自主運(yùn)行。別的，這種要領(lǐng)受到光的影響很大，不能實(shí)際的應(yīng)用與糊口中。線在地表也會(huì)影響地面雅觀。在顛末充實(shí)的文獻(xiàn)查找和思考后提出了一種新的呆板人導(dǎo)航系統(tǒng)，把RFID，地磁感到，DSP等技能融合。舉辦了實(shí)際的系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)和不變性測試。

2 導(dǎo)航硬件系統(tǒng)：

我們開拓的硬件系統(tǒng)主要由：DSP焦點(diǎn)板,RFID板,系統(tǒng)主板，電子羅盤，驅(qū)動(dòng)板組成。

2.1 DSP焦點(diǎn)板

我們自行設(shè)計(jì)的DSP系統(tǒng)回收TMS320F2812為焦點(diǎn)，2812是TI公司的一款用于節(jié)制的高機(jī)能、多成果、高性價(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片。焦點(diǎn)回收高速的處理懲罰機(jī)，主要是思量今后對(duì)付系統(tǒng)的二次開拓。以及利便算法的移植。指令系統(tǒng)最高可在150MHZ主頻下事情，并帶有18k的0期待周期片上SRAM和128k片上存取時(shí)間為36ns FLASH。其片上外設(shè)主要包羅ADC、雙SCI、SPI、McBSP、eCAN等，并帶有事件打點(diǎn)模塊（EVA、EVB），別離包羅6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位按時(shí)器。個(gè)中的雙SCI可以一路接傳感器一路接PC實(shí)時(shí)輸出調(diào)試信息。16位的PWM可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)雅的調(diào)速。CAP等利便了與傳感器的接口。最大輸入為3V的16路、12位,轉(zhuǎn)換時(shí)間為80ns的ADC可以同時(shí)接16路間隔傳感器。2812擁有16×16位雙乘法累加器，可覺得處理懲罰射頻和地磁偏向信號(hào)提供足夠的處理懲罰速度。由于2812焦點(diǎn)電壓（1.8V）和起振頻率的非凡性，此焦點(diǎn)板回收無源晶振。

焦點(diǎn)板回收TPS767D318雙路輸出低壓降LDO。提供雙電源，擔(dān)保了焦點(diǎn)電壓1.8V的不變供應(yīng)。TPS767D318有高速的瞬態(tài)響應(yīng)，專用于DSP，最大可以提供1A的電流?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)IO和焦點(diǎn)的分時(shí)復(fù)位。有上電復(fù)位成果，低壓掩護(hù)成果，其復(fù)位延遲時(shí)間為200ms。有過熱掩護(hù)成果。最大功率計(jì)較可以用式1計(jì)較。

    個(gè)中TJMAX是最大答允溫度，按照履歷一般TPS767D318為125度閣下。TA是情況溫度。 RθJA是毗連阻抗。對(duì)付28管腳凡是為27.9°C/W。實(shí)際的功耗可由式2計(jì)較，個(gè)中VI和VO別離為輸入輸出電壓，IO為輸出電流。

    

    在外圍電壓濾波方面回收多級(jí)坦電容（104和220uF）并聯(lián)的方法。這樣的設(shè)計(jì)可以發(fā)生低ESR的結(jié)果。按照履歷，在頻域，104能極大的濾除高頻滋擾，而220uF可以或許最佳水平的低落電壓的低頻滋擾。

2.2 系統(tǒng)主板與傳感模塊

關(guān)于電源，系統(tǒng)回收12V鋰電池供電， 10UF 25V，回收三規(guī)則電壓調(diào)理器調(diào)理電壓。內(nèi)部集樂成率掩護(hù)。輸出電流可以到達(dá)1A。輸入耐壓可以達(dá)到30V。提供充電接口，通過開關(guān)舉辦節(jié)制，電路板上留有接口,可以對(duì)鋰電池舉辦充電。

定位裝置回收射頻技能（RFID）。RFID已經(jīng)成為一個(gè)熱門的技能。最近沃爾瑪通過了一項(xiàng)"要求其前100家供給商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時(shí)利用RFID技能，2006年后慢慢在單件商品中利用這項(xiàng)技能"的決策。從信息通報(bào)的根基道理來說，射頻識(shí)別技能在低頻段基于變壓器耦合模子(低級(jí)與次級(jí)之間的能量通報(bào)及信號(hào)通報(bào))，在高頻段基于雷達(dá)探測方針的空間耦合模子(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)遇到方針后攜帶方針信息返回雷達(dá)吸收機(jī))。最根基的RFID系統(tǒng)由三部門構(gòu)成：標(biāo)簽、閱讀器、天線。按浸染間隔可分為密耦合卡(浸染間隔小于1厘米)、近耦合卡(浸染間隔小于15厘米)、疏耦合卡(浸染間隔約1米)和遠(yuǎn)間隔卡(浸染間隔從1米到10米，甚至更遠(yuǎn))。本系統(tǒng)回收近耦合卡。射頻模塊與2812的SCIA口舉辦通訊。通過對(duì)數(shù)據(jù)流舉辦解碼，判定呆板人的位置。

接著是紅外避障模塊。一般呆板人的避障可以回收紅外反射的要領(lǐng)，這在呆板人角逐中較量普遍。GPIO節(jié)制紅外線的發(fā)射，然后假如碰著障礙物會(huì)反射返來，吸收管子收到光澤后引起電阻變革，檢測其電阻變革就可以判定是否有障礙物了。可是這種要領(lǐng)容易受到光噪聲的滋擾。所以間隔較量近，一般只能到達(dá)2-3cm。本人在多次角逐中，顛末查資料和研究，提出了一種利用尺度高頻信號(hào)38KHZ的紅外線舉辦障礙的探測的電路。因?yàn)槔酶哳l信號(hào)和高頻運(yùn)放，有了必然的抗滋擾本領(lǐng)，同時(shí)探測的間隔的最大提高到8cm。首先，通過555發(fā)射紅外線。接著，信號(hào)通過紅外吸收管后顛末隔直電容，送入高頻運(yùn)放LM318N，如圖4。然后，顛末50倍的放大。如圖5和圖6。

    LM567是鎖相環(huán)電路， 8腳雙列直插封裝。第5、6腳外接的電阻和電容抉擇了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率。1、2腳凡是別離通過一個(gè)電容器接地，發(fā)生輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。2腳接的電容抉擇鎖相環(huán)路的捕獲帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。壓控振蕩器的中心頻率和濾波帶寬可由式子3和式子4抉擇。

    然后是電子羅盤模塊。CMPS03 電子羅盤是平面角度傳感器。通過檢測當(dāng)前傳感器與地球磁場直接的角度，電子羅盤可以得到判別率為0.1度的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角度。這個(gè)電子羅盤模塊是專門為呆板人而制造，目標(biāo)為了給呆板人提供符合的偏領(lǐng)導(dǎo)航信號(hào)。對(duì)付任何偏向，都可以生成唯一無二的編碼。該傳感器利用PHILIPS的KMZ51地磁感到芯片，其精度很高。有兩種輸出方法，第一種：I2C方法，由Pin2(SCL)和Pin3(SDA)輸出。Pin7和Pin5必需懸空。Pin6用來舉辦校正。這些管腳都接到主板上，由于模塊是5V供電，而DSP是3.3V所以還需要用74LVC245舉辦電平轉(zhuǎn)換。通過2812的GPIOB通過Pin6對(duì)系統(tǒng)舉辦校正。校正只需要做一次，因?yàn)閿?shù)據(jù)會(huì)生存在電子羅盤中的PIC單片機(jī)的EEPROM。第6腳有一個(gè)上拉電阻。舉辦校正只需要通過GPIO給Pin6一個(gè)負(fù)相脈沖，并且因?yàn)橛猩侠娮?，所以，此管腳與系統(tǒng)斷開也是可以的。