基于dsp的自动寻迹智能小车的设计

《基于dsp的自动寻迹智能小车的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第26卷第6期2009年12月华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversityV01．26No．6Dec．．2009文章编号：1005—0523(2009}06一0044—04基于DSP的自动寻迹智能小车的设计章勇高1，李银玲1，聂水果2(1．华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013；2．国家知识产权局专利审查协作中心，北京100190)摘要：所设计的是一种以DSPTMS320LF240TA为主控芯片的智能小车，详细介绍了小车的硬件及软件设计。小车的路径识别采用红外发射

2、和接收技术，运动控制采用专用电机驱动模块技术，通过DSP芯片的w，M控制小车的速度和方向。关键词：智能小车；DSP嗍20U翟cr7A；PWM控制中图分类号：TP23文献标识码：A随着电力电子技术的迅速发展，人们对各种智能机器人领域的研究也越来越广泛。智能小车的主控芯片不再仅仅局限于凌阳、飞思卡尔等单片机芯片，而开始使用性能更强大的DSP作为控制芯片。智能小车通过计算机编程叮以对行驶速度、方向和启停等进行控制，具有再编程的特性，是一种能行走机器人，也被称为轮式移动机器人【1,2J。稳定的动作、简单的自动操作方式及运动速度和方向的易

3、控制等优点，使其迅速发展起来。该机器人技术综合了环境感知、自动控制、驱动技术及传感等许多学科研究成果的自动化设备，是典型的高新技术的综合体。本文通过数字信号控制器对小车的转向角和车速进行精确地控制，使小车能够在直线道和弯道上具有自动识别路线、自动矫正行驶路线的功能。1系统的硬件设计系统硬件主要由DSP控制模块、检测识别模块、电机驱动模块、电源模块组成，其结构框图如l所示。1．1控制模块PWM调速控制是运动控制领域最普遍和有效的方法。PWM的控制主要有两种方式：一种是由单片机实现PWM控制，但其控制需要外围的PWM波形发生器电路和

4、时间延迟电路，而且单片机位数有限，运算速度和精度不高。另外一种足DSP控制器。本文选用的TMS320LF2407A具有16位定点内核和30MIPS的执行速度，是专为数字电机控制而设计的。此外还具有双10位模数转换器、基于PWM控制的管理器。它可以通过特定寄存器来设定PWM的工作方式、频率和占空比以及死区时间，输出f与空比可调的带死区的PwM信号，因而不需要单片机那样的外围电路。CAP检测霍尔传感器的边沿来判断电动机的情况bJ。TMS320LF2407A作为主控芯片，负责采集传感信号。PWMl，PWM2作为伺服舵机的控制信号，PW

5、M3，PWM4，PWM5，PWM6作为MC33886芯片控制信号驱动图1系统硬件结构框图收稿日期-"2009—04—18基金项目：江西省教育厅青年基金项目(GJJ09506)；华东交通大学科学技术研究项目(ovuQ04)作者简介：章勇高(1975一)，男，江西临川人，博士，研究方向为电力电子装置。万方数据第6期章勇高，等：基于DSP的自动寻迹智能小车的设计45直流电机，实现小车方向和速度的控制。通过软件设置寄存器可以实现对小车的速度控制。1．2电机驱动模块智能小车采用后轮驱动方式，两轮都选用额定电压为12V的直流驱动电机55ZY

6、T09．H1。电机驱动电路采用专用集成芯片MC33886，电路的连接如图2所示。MC33886的工作电压为5—40V，内部有两个半桥驱动，INl和IN2为驱动芯片MC33886的PWM信号的输入端口，OUTl和olyr2分别接驱动电机两端，Dl，D2为使能端。·ll

7、133心17c(甲V+4—]llV+5-一五7ni求+DsPPl咖3INlv+16‘、4删藿hP’哪!9IN2d盯16·l{导00T27壁18Dlolyrll4古∞0UT215星二—卫。D2厂FPG∞9≯—一己2；．FSPG胁loJ(比、'，10牙1P6№11IL=

8、=AG№PG胁12—q1蠊=33886图2电机驱动硬件电路1．3检测模块1)路径识别路径识别主要是对路面信息的提前捕捉，将捕捉到的外界信号转化成电信号传送到控制核心，根据一定的算法来实现小车转向角的控制。对于路径识别主要有两大类：一类是用红外光电管传感器，另一类是用摄像头。摄像头虽然能对路面信息进行准确完备的反映，但它存在信息处理慢、实时性差等缺点。本设计选择高性能红外发射／接受管于一体的SG-2BC作为路径检测传感器[5]5。该传感器的基本工作原理是[6]：根据跑道中心黑色线与跑道表面白色区域对红外线具有不同的反射强度输出不同

9、的电压值，从而采集当前路况。路径检测电路如图3所示，给定1个基准电压，对不同的输出电压进行比较，输出相应高低电平，实现了通过红外检测信号的功能。控制器根据采集的信息对舵机转向角进行控制，设计中选用工作电源为6V的SRM一102型舵机。其控制电路框图如图4所示，舵