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自动巡线轮式机器人控制系统设计方案

导读: 本文设计了一种自动巡线轮式行走机器人控制系统,采用AT89S52型单片机作为主控CPU,外加一个复杂可鳊程逻辑器件(CPID)协助CPU处理数据,扩展了程序参数存储器,能够进行检测引导线和直流电机、舵机的PWM控制。

  1 引言

 

  轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容.它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中,轮式移动机构最为常见。轮式移动机构之所以得到广泛的应用。主要是因为容易控制其移动速度和移动方向。因此.有必要研制一套完整的轮式机器人系统。并进行相应的运动规划和控制算法研究。笔者设计和开发了基于5l型单片机的自动巡线轮式机器人控制系统。

 

  2 控制系统总体设计

 

  机器人控制系统由主控制电路模块、存储器模块、光电检测模块、电机及舵机驱动模块等部分组成,控制系统的框图如图1所示。

 

  

 

  3 主控制模块设计

 

  3.1 CPLD设计

  在机器人控制系统中.需要控制多个电动机和行程开关.还要进行光电检测.如果所有的任务都由AT89S52型单片机来完成.CPU的负担就会过重。影响系统的处理速度。因此扩展1个CPLD.型号为EPM7128。它属于.MAX7000系列器件。包括2个通用1/0口.2个专用I/O口,专用I/O口可作为每个宏单元和输入输出引脚的高速控制信号(时钟、清除和输出使能等),电动机的。PWM信号也由其产生。

  EPM7128的引脚排列如图2所示。MlP—M4P引脚的输出为PWM脉宽调制信号,M1FB—M4FB引脚为电机的方向控制信号,P00一P07接单片机的PO口,100一1015为扩展的2个通用I/O口,SIl—S17引脚为行程开关输入信号,LI11一LI17引脚为光电探头输入信号。CPLD的编程用VHDL语言,产生1路PWM信号的部分程序源代码如下:

 

  

 

  单片机采用24MHz的晶体振荡器,ALE信号的频率fALE=f16=6MHz,最终输出PWM信号的引脚MlP的频率为:

 

  

  

 

  调节这个信号的占空比可以使直流电动机获得O-255级的转速。

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