TMS320LF2407A实现教育机器人硬件平台
来源： 作者： 发布时间：2016-02-16 07:14:06 浏览量：
2.3 红外避障模块设计
在小车行进过程中遇到障碍物，无法正常通过时，采用红外线检测器检测障碍物，并设计算法控制小车绕开障碍物继续寻迹前进。在小车前端两侧分别安装1个红外发射二极管(如东芝TLN110)进行红外信号的发射，红外线光源发出的信号调制到38kHz，使用2407A的PWM输出产生精确的信号电感生产。红外接收器由安装在车头中央的专用红外接收模块(如CRVPl738)对红外信号进行接收。小车前进路线中障碍物的判断原则：a.左边红外发射二极管发射信号，检测中央接收端，判断是否接收到信号;b.右边红外发射二极管发射信号，检测中央接收端，判断是否接收到信号;c.若左边发射时，有信号接收则小车左边有障碍物;若右边发射时，有信号接收则小车右边有障碍物;若左边和右边发射时，都有信号接收则小车正前方有障碍物。
在小车前进过程中有三种避障算法：沿左边行走，沿右边行走，左右相结合行走。本设计要实现在多种环境下都能避障，所以选择左右结合行走的算法。在小车左、右侧两侧等比例安装若干红外测距传感器(GP2D12)，用于防止小车在避障过程中与障碍物发生碰撞，由于GP2-D12输出为0.4～2.4V的模拟信号，对应80～10cm距离，输出与距离成反比关系，且为非线性，可直接利用2407A集成的A/D转换功能，进行A/D转换得到相应参数，根据参数由 DSP进行相应处理，进行避障前进。在避障过程中，采用接近式控制策略，维持障碍物和传感器之间的距离为一固定常数，当两者距离偏小时，机器人向远离障碍物的方向旋转;当两者距离偏大时，向靠近障碍物的方向旋转。小车沿障碍物行进过程中，在车头底部光电传感器检测到黑线时，小车开始调整行进姿势，远离障碍物，继续寻迹。另外在小车无法成功绕过障碍物继续寻迹时，可以通过无线通信模块控制小车绕过障碍物使其继续寻迹。
2.4 无线通信模块设计
在机器人无法成功避障的情况下，可通过DSP与上位机(PC机)之间的通信协作来完成避障任务。DSP与PC机之间的通信方式分为有线和无线两种，多数采用串行通信。在本设计中采用无线通信方式，可以克服有线通信造成的操作不便。PTR2000是基于nRF401器件的无线数据传输模块，具有低频发射、灵敏度高的特点，使其在嵌入式短程无线产品中得到广泛的应用。要实现DSP与PC机之间的无线通信，需在DSP与小车车体分别安装一个 PTR2000器件，其系统硬件结构框图如图4所示。通过2407A的RXD和TXD引脚与PTR2000的DO和DI引脚直接相连，2407A的控制引脚与PTR2000模式控制引脚相连完成PTR2000于DSP之间的连接，通过采用MAX232器件在PTR2000和计算机串口进行RS-232和 TTL电平之间的转换后，完成PTR2000和PC机串口的连接。在DSP和PC机端软件配合设置PTR2000的状态(发射或接收)，选择固定的通信频道，并让PTR2000一直处于正常工作状态，再通过设计软件系统实现无线通信的功能。
2.5 电源模块设计
电源模块可由16V交流电压充电器通过电源充电电路为6节车载镍镉电池(约7.2V)充电，为各模块提供工作电压。电源电路模块如图5所示。由于各模块所需工作电压不同，可先通过使用78(L)05稳压器得到5V直流电压，2407A所需3.3V电源由带集成延时复位功能的低压差稳压器TPS733Q实现，同时具有复位功能。如图5所示。
2.6 电机驱动模陶瓷电感块设计
本轮式机器人平台采用左、右直流电机驱动的方式，中间有一功率电感起支撑作用的万向轮。电机绕行电感驱动模块可以实现两电机在任何方向旋转从而达到小车前进、倒退和转向的目的。电机发生转向与否是由提供给电机驱动电路的高、低电压信号次序决定的，它们来自前端的数字逻辑门定序电路。数字逻辑定序电路的输入信号由2407A 产生的方向信号和PWM信号实现机器人的方向和速度的控制分为方向端和使能端，该电路同时可以避免产生电源短路对电子器件造成的损害。此小车电机驱动电路是H桥驱动电路，该电路通过控制电机电流流向达到控制转向的目的。当Q1和04导通时，电机电流从左流向右，电机正转功率电感器;当Q2和Q3导通时，电机电流从右流向左，电机反转。如图7所示。
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