摘 要: 針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)要求的復(fù)雜性， 從成本低、易開發(fā)、易調(diào)試和高集成性的角度出發(fā)， 提出了一種基于微處理機(jī)控制單元(MCU )和復(fù)雜可編程邏輯器件( CPLD )的智能移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。給出了自動(dòng)避障、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、紅外遙控等關(guān)鍵功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法， 著重對(duì)基于CPLD 的超聲波檢測(cè)模塊、紅外編碼模塊、壁障模糊控制器的設(shè)計(jì)等進(jìn)行了詳細(xì)的論述。同時(shí)， 還給出了系統(tǒng)主程序和超聲測(cè)距子程序軟件設(shè)計(jì)流程。實(shí)踐結(jié)果表明， 該移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)可使硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化， 并具有功能豐富、集成度高、性價(jià)比高等特點(diǎn)。

0 引 言

近幾年來， 移動(dòng)機(jī)器人研究技術(shù)取得了很大進(jìn)展，許多科研成果被應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中， 同時(shí)， 對(duì)于機(jī)器人的核心部分 控制器的選擇也從傳統(tǒng)的單片機(jī)發(fā)展到DSP及嵌入式微處理器ARM。隨著技術(shù)的發(fā)展， 單片機(jī)的集成度也越來越高， 而對(duì)于一些干擾源較少、環(huán)境適宜的工作場(chǎng)合， 比如居家、寫字樓等， 使用單片機(jī)作為主控制器， 在開發(fā)成本和調(diào)試方面都有一定的優(yōu)勢(shì);另外， 考慮到機(jī)器人底層控制系統(tǒng)外圍電路的復(fù)雜和單片機(jī)資源有限， 采用CPLD 作為外部擴(kuò)展芯片， 可以靈活設(shè)計(jì)與外圍器件接口電路。

針對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)要求的復(fù)雜性， 筆者從成本低、易開發(fā)、易調(diào)試和高集成性的角度出發(fā)， 提出一種基于MCU和CPLD設(shè)計(jì)智能移動(dòng)機(jī)器人。

1 移動(dòng)機(jī)器人的車體結(jié)構(gòu)

考慮到移動(dòng)機(jī)器人靈活性和穩(wěn)定性， 本研究采用4 輪圓底盤結(jié)構(gòu)， 驅(qū)動(dòng)輪處于車身左右兩側(cè)， 前后兩個(gè)萬向輪作為從動(dòng)輪， 主要起支撐作用， 能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑的最小化， 即原地轉(zhuǎn)圈 。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由一微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人功能， 可以把整個(gè)系統(tǒng)分成3個(gè)功能層: 控制及顯示層、傳感測(cè)量層和電機(jī)驅(qū)動(dòng)層。機(jī)器人車體結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)機(jī)器人車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

全文PDF下載：基于MCU和CPLD的智能移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng).pdf

[1].CPLD datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CPLD+_1136600.html.