基于K60的蓝牙小车机器人的运动控制.doc

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1、基于K60的蓝牙小车机器人的运动控制　　摘要：APP远程监控机器人是基于Android系统编写APP，通过手机APP发送指令，ARM接收指令，通过串口发送给蓝牙小车进行运动控制。本文主要介绍监控机器人系统中蓝牙小车运动控制部分，本设计以K60芯片为控制核心，采用IRF3205作为电机驱动的MOS管，配以蓝牙从机无线模块，实现小车的运动控制，同时具有自动避障等功能。　　关键词：K60蓝牙遥控电机驱动　　中图分类号：TP242文献标识码：B文章编号：1003-908204-0216-03　　一、引言　

2、　APP监控机器人在家庭、工厂、医护等需监视的场合发挥着重要的作用，它可以有效避免一些意外事故的发生。互联网、手机APP安卓系统的开发，使得人们通过手机就可以轻松控制机器人的移动。无线遥控实现方法包括蓝牙、红外、射频等几种，其中蓝牙技术具有一定优势，目前被广泛应用在信息家电方面，各种家电共用遥控，并在可组网与公众互联网中连接，共享有用信息。蓝牙技术实现无线遥控具有很高的市场价值及广阔的应用前景。本设计通过结合ARM开发板，利用无线通信及K60蓝牙处理、硬件测试，达到机器人实时监控、运动的目的。　　

3、二、系统硬件设计　　1.总体方案设计　　本系统以K60单片机为核心控制器，通过接在K60主板上的蓝牙从机接受来自ARM开发板的指令，传给K60让其做出相应处理，通过PWM调制频率，使电机驱动模块工作。利用H桥电机驱动电路，控制两个电机差速，从而改变轮子的转向，达到控制小车运动的目的。通过超声波避障模块使小车安全行驶。整个蓝牙小车模块通过一个模块电源供电，根据不同模块的工作需求，电源模块提供了3.3V、5V的电源。系统硬件框图设计见图1。　　2.系统主要硬件模块介绍　　机器人小车硬件模块主要有K60

4、单片机、机器人小车底盘、蓝牙串口模块、电机驱动模块、机器人小车电源模块、7.2V镍镉电池。　　2.1K60单片机　　K60芯片电源类引脚，BGA封装22个，LQFP封装27个，其中BGA封装的芯片有五个引脚未使用。芯片使用多组电源引脚分别为内部电压调节器、I/O引脚驱动、A/D转换等电路供电，内部电压调节器为内核和振荡器。为了电源稳定，MCU内部包含多组电源电路，同时给出多处电源引出脚，便于外接滤波电容。K60最小系统芯片上同时具有蓝牙接收模块，这样在设计主板上就节省了引出蓝牙从机的插槽。　　设计

5、K60单片机的整个主板硬件控制电路，其中包括K60最小核心板及电机驱动PWM的接口，K60硬件主板引脚功能说明见表1。K60最小系统的引脚及主板设计的原理图见图2。　　2.2机器人底盘及电机　　为了方便机器人运动转向，本设计选择了两个电机分别控制两个车轮，一个万向轮在底盘前面，这样利用电机的差速驱动左右电机不同转速，就可以实现小车的转向，图3所示是小车的3轮底盘。由于驱动机器人需要很大的转矩，所以选择扭矩大，负载能力强的大功率直流电机。　　2.3蓝牙串口模块　　在K60最小系统板上有通用的蓝牙接口

6、模块，通过外接蓝牙从机模块，就可以实现蓝牙从机接收外部信号，传送给K60单片机做出相应处理。本设计采用LQ-BTM蓝牙从机，在与K60连接时要注意正确的通讯，BTM的RXD要与K60的TXD连接，K60的RXD要与BTM的TXD连接。蓝牙从机接上K60后，LED灯常亮，表示蓝牙连接状态，闪烁表示没有蓝牙连接。通过手机APP界面的蓝牙端发送指令，从机接收信号指令传到K60，就可以进行运动处理，蓝牙接口正确通讯连接见图4。　　2.4电机驱动模块　　机器人小车采用两个直流电机进行差速运动，电机驱动模块是

7、典型的H桥电路，工作原理见图5。　　它是由四个三级管和四个二极管组成的控制电路，由于它的形状酷似字母H，所以电路得名“H桥驱动电路”。要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。假设当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极，该流向的电流将驱动电机往某一方向转动；当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动，实现电机的正反转。　　根据H桥驱动电路，合理设计机器人小车电机驱动模块，采用IRF3205共8个MOS管组成两个

8、电机的驱动电路，更好的实现电流、电压的可逆，使小车更加稳定运动。双电机驱动模块接口原理图见图6，电机驱动电路见图7。　　2.5电源模块　　电机驱动模块需要5V电源，利用LM1117-5稳压芯片将来自外部7.2V的镍镉电池稳压成5V。同理利用L6932芯片，采用多电容滤波，使稳压后的3.3V电源更加稳定。图8所示是5V和3.3V稳压电路原理图。　　三、软件设计实现　　1.系统流程图　　本设计的系统流程图见图9，包含主程序流程图及串口中断服务函数。实现蓝牙接收手机端发送过来的指令送给单