基于LPC2114的FIRA足球机器人车体控制系统的设计.pdf

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1、工业自国基于LPC2114的FIRA足球机器人车体控制系统的设计亓晓彬．万学春(广州铁路职业技术学院机电工程系，广东广州510430)合了计算机视觉、模式识别、决策对策、无线电数字通讯、自动控制和最优控制、智能体设计、电机传动等的研究价值。设计了基于LPC2114微处理器的FIRA足球机器人车体控制系统，简化了系统设计，提高了系球机器人的控制要求。关键词：足球机器人；LPC2114；PTR6000中图分类号：TP242—9492(2010)04-0091-03．6文献标识码：A文章编号：10091引言实时仿真和跟踪，并带有128k高速Flash存储

2、器。普通的机器人足球比赛系统一般由视觉单片机应用于机器人系统．虽然开发周期短、成本低，但、决策、无线通信和⋯图其实时性不好，复杂的控制算法难以实现；同时因为片内机器人底层控制四个子系统组成，如l所示。决策予资源少．增加的外围电路数据转换速度慢，机器人的实时系统根据视觉采集的信息做出战术决策，并通过无线通信性、快速性差。高速DSP有很高的处理速度，但有开发套传给机器人底层控制子系统；机器人车体包括无线通信子件成本高、芯片面积相对过大．不利于微型机器人体积的系统的接收部分和整个机器人底层控制子系统，它负责接减小等问题。收上位机的命令并根据命令控制机器人

3、完成战术动作。从[23飞利浦LPC2114较16位的TMS320LF2407具有更图1可以看到，足球机器人车体是整个系统的执行机构，高的PWM载波率和时钟频率且尺寸只有TMS320Lf’2407㈨的1／4、功耗极低(CPU供电电压仅为1．8V)，而且资源丰富、通用性强、价格低(约为同等性能DSP芯片价格的[43型化作为主要要求的应用1／3)．非常适用于那些将小场合，可以广泛地应用于各个领域，因此将ARM应用于“机器人控制系统不失为一种好的策略[。2．2车体电路系统的设计图l足球机器人系统图小车左右轮用微型直流电动机2224006SR驱动，其输—51

4、2出轴上配有光电编码器IE2。LPC2114输出PWM波并它直接体现了系统的整体性能。小车的性能主要由车体性经专门的双H桥集成驱动电路L298放大，驱动左右轮电能与车体底层控制系统决定。当车体具有了良好的运动性机。编码器输出两路正交编码脉冲，为CPU反馈轮转脉冲能后一。小车的性能就由车体控制系统决定了。因此构建计数值和轮转方向。基本工作原理为：LPC2114通过无线个快速、安全、可靠的足球机器人车体控制系统是整个系接收模块PTR6000接收主机命令，再融合编码器反馈信号统设计的关键。进行电机的PID闭环控制，通过两车轮完成战术动作。本文设计了基于L

5、PC2114的FIRA足球机器人车体控CPU保留JTAG在线调试接口．方便程序的反复调试。系制系统，无线接收部分采用F，rR6000无线通信模块。统硬件组成原理图如图2所示。2控制系统的硬件设计2．2．1电源模块的设计2一．1中央处理器的选择8系统采用．4V的可充电锂电池给IC和电机电路供选用32位飞利浦ARM7微处理器LPC2114，它支持电。除直接供给电机外，由于LPC2114是双电源供电，收稿日期：2009一ll一02_I，．．。．!一_IJ重田___：．．一_ICPU内核为1．8V，I／O口需要3．3V，所以电源电压经7805小车控制系统上

6、电后，LPC2114通过10口控制转换成5V电压．再由线性稳压器TPS76818QD与PTR6000进入待机状态．并配置SPI接口的相应寄存器。TPS75733KTF分别提供1．8V和3．3V电压。同时采用专门作为接收模块，应将CONFIG寄存器的MASK—RX—DR和的电源监控芯片MAX708S，提高系统的可靠性。PRIM—RX位分别置为0和1，使PTR6000工作在允许接收中断模式。同时．为满足比赛跳频的要求，在通信系统发射和接收电路中都设置了跳频拨码开关，进行PTR6000的cap频道选择，方便可靠。TR6000I旦．2．2-3电机与驱动电路

7、的设计Count编码r一编码器o脉冲l微型直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能MOT0R和非常高的效率特性广泛应用于小功率系统中。这里，采it·LPCPWM4(L)用定频脉宽调制(PWM)方式控制直流电动机。由于----—--—-—--——·-一_L_+J11AG——LPC2114本身带有6个PWM输出13，可直接输出控制信调试2ll4PWM6驱动●}—-·------一L298号。但其输出的PWM波功率有限，须由驱动电路放大后-·——_-MOTOR才能驱动电机。考虑到电压、电流的等级和尺寸、体积的count(R)要求等因素．采用L298作驱

8、动电路。Reset电源监●——————一正交---------——---—---一itL298是恒压恒流双H桥集成电机芯片