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　　如前所述ARM7的遠距機器人掌控控制系統的研發

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　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　1 總體方案設計

　　遠距機器人掌控控制系統由機器人智能掌控組件、機器人監控組件、和遠距掌控組件等三部份構成。其工作過程為控制臺PC機向機器人掌控器發送掌控指示，CPU接收到來自控制臺的指示，發送至掌控器，掌控器掌控機器人運動；機器人監控控制系統，透過視頻攝像頭截取當晚影像，傳輸到控制臺，在控制臺PC上顯示當晚影像。其整體結構SimRank如圖l所示。

(1) 機器人智能掌控組件：該部份是控制系統的核心。選用PDP控制系統設計，能夠自動運轉、處置統計數據，透過RS485匯流排管理和掌控機器人監控組件。并且掌控器透過GPRS組件，同時實現機器人智能掌控組件與內部互聯網的通訊，使使用者能透過短信和互聯網等方式同時實現機器人智能掌控組件的遠距掌控，同時，掌控器還透過按鍵和顯示器為使用者提供更多人機介面，方便使用者同時實現鄰近地區掌控。

　　(2) 機器人監控組件：機器人監控組件透過單面機組成若干小的掌控控制系統掌控各驅動單元，并透過統一的掌控匯流排將這些小的掌控控制系統組成互聯網，相連到機器人智能掌控組件，受機器人智能掌控組件掌控。

　　2 控制系統硬體設計

　　2．1 硬體控制系統結構

責任編輯換用三星公司S3C4480晶片作為掌控器的中心掌控組件，負責和GPRS通訊組件、機器人監控組件、統計數據儲存、按鍵、顯示器等組件展開通訊和控制系統的統計數據采集和處理。主要分為兩個部份：即機器人智能掌控組件和機器人監控組件。

　　2．2 機器人智能掌控組件的硬體設計

　　掌控器的電阻設計部份主要分為如下幾個組件：

　　(1)ARMCPUS3C4480的西向電阻組件：包括電源管理、按鍵、顯示器和SDRAM、Flash等統計數據及流程儲存設備。

　　(2)GPRS通訊組件及其西向電阻設計：GPRS組件用作同時實現遠距使用者與掌控終端產品的統計數據傳輸，責任編輯換用了西門子公司的MC35I組件。其西向電阻設計主要完成了MC35組件的供電部份，統計數據傳輸、組件啟動和關閉及工作模式指示等部份的電阻設計。

(3)串行擴充：GPRS modem傳呼機需要CPU為其提供更多完備的9線串行，而S3C4480只提供更多了3線串口。因此責任編輯透過外置DDR3的通用觸發器接收器STl6C2550擴充了完備的9線串行擴充。

　　(4)RS485轉換器：透過TI公司的RS485USB晶片75LBC184，同時實現了S3C4480(單面機)串行口的TTL阻抗與RS485阻抗之間的轉換，該晶片的阻抗為RS485標準阻抗的2倍(≥24kΩ)，故能在匯流排上相連64個節點。

　　2．2．1 ARMCPU的西向電阻設計

　　2．2．1．1 開發板天然資源的使用

　　開發板提供更多了豐富的內部天然資源，下面對除了電源、時鐘源、復位電阻等必要性實用性外，控制系統使用到的部份天然資源作簡要介紹：

內部儲存器實用性：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，為控制系統統計數據、流程和操作控制系統Mach的儲存和運轉提供更多儲存空間。

　　擴充達維季夫卡：10M達維季夫卡，RTL8019AS，該部份用作從PC機上下載操作控制系統Mach和應用流程。

　　LCDUSB(帶LCD顯示器)：320X240，STN，16級位圖，最大可接640×480256色。

　　按鍵：按鍵和LCDUSB用作為使用者提供更多鄰近地區掌控的人機交互介面。

　　串行：兩個標準RS232USB。用作和PC機相連，透過超級終端產品展開控制系統增容。

　　JTAGUSB：利用JTAG虛擬環境町以透過JTAG邊界掃描口展開在線仿真。目前JTAG有兩種標準，即14針USB和20針USB，開發板選用的是標準14針JTAGUSB，全力支持ARM7個系列CPU，全力支持STD，并口相連，全力支持互聯網增容功能。

2．2．1．2 控制系統儲存器的分配 S3C4480全力支持統計數據儲存的大／小端優先選擇(透過內部插口展開優先選擇)；具有8個儲存體，每個儲存體可達32MB，總共可達256MB；對所有儲存體的訪問大小均能改變(8位/16位／32位)；8個儲存體中，Bank0~Bank5能全力支持ROM、SDRAM；Bank6、B　ank7可全力支持ROM、SRAM和SDRAM等；7個儲存體的初始門牌號固定，1個儲存體的初始門牌號可變。

開發板中Flash換用SST39VFl60，lM×16位，作為流程儲存器主要用作替代ROM，必要性時也能儲存部份重要統計數據。開發扳中SDRAM晶片換用HY57V641620，4M×16bit，儲存容量為8MB。用SDRAM當作控制系統內存。

　　2．2．2 GPRS組件MC35及其西向電阻設計

　　2 2．2．1 MC35組件

　　MC35址Siemens公司推出的新一代無線通訊GPRS組件，主要由GSM基帶CPU、GSM射頻組件、供電組件(ASIC)、閃存、ZIF相連器、天線USB六部份組成。

　　2．2．2．2 MC35西向電阻設計

　　(1)MC35I 電源電阻

　　組件要求單一電源供電，提供更多3．3V到4．87的電壓(標準輸入為4．27)，2A的電流。責任編輯換用LM2576ADJ為組件提電源，該晶片為降壓式開關電壓調整器，電壓的輸入范圍為：10～40V，換用12V(透過220V轉12V變壓器得到)輸入，輸出為1．5V。供電部份電阻設計如圖2所示。

(2)啟動和關機電阻

　　啟動電阻由開漏極三極管和上電復位電阻組成。責任編輯用程控方式同時實現，其電阻圖如圖3所示，其簡化電阻如圖4所示。

　　第一種方式為手動掌控方式，電阻如圖3所示，主要用作MC35I饃塊的單獨增容，當S1被按下時Q3基極為高阻抗，Q3導通，使IGT腳電壓被拉低，肩動組件。

　　關機電阻透過三極管給該腳一個大于3．5s的低阻抗，能關閉GPRS組件。電阻圖設計與圖3類似。

　　2．2．2．3 統計數據通訊電阻

　　電氣特性方面MC35組件的串行選用的是ITU—TV．24協議，和RS232阻抗并不兼容。因此需要展開阻抗轉換。本控制系統中我們使用TI公司的MAX3238阻抗轉換晶片。統計數據通訊電阻設計如圖5所示。

2．2．2．4 SIM卡電阻

　　MC35I還提供更多了6個SIM卡電阻USB，SIM卡讀卡器的電阻相連圖如圖6所示：

　　2. 2．3串行擴充組件

　　為了同時實現家庭智能掌控器的互聯網遠距擰制，需要透過GPRSmodemMC35同時實現傳呼機。本設計換用過AT公司的STl6C2550完成串行擴充，STl6C2550與ARMCPU的電阻相連圖如圖7所示。

　　此外，STl6C2550的串行輸出為TTL阻抗，這里使用MAX3238將阻抗轉化為串行的RS232阻抗。

　　2．2．4 RS485USB電阻

本控制系統設計的家庭智能掌控器，家庭內部互聯網布線選用RS485匯流排。由于ARMCPU4480和單面機(文中換用的Atmel公司的AT89C52)都沒有提供更多現成的RS485匯流排USB，因此需要優先選擇轉換晶片同時實現USB的轉換。本控制系統換用了TI公司生產的一利RS485USB晶片75LBCl84。

　　2．2．4．1 RS485USB電阻設計

　　4480和單面機的串行輸出都為TTL阻抗，因此4480和單面機與75LBCl84的相連電阻一致，其電阻圖如圖8所示。

　　2．3 機器人監控組件

　　機器人監控控制系統集機器人動作掌控、視頻攝像頭當晚拍攝等多功能于一體。責任編輯在機器人監控組件同時實現了機器人驅動單元組件、其他電機裝置驅動單元組件，每個組件都由單面機作為掌控器構成，并透過單面機相連RS485匯流排組成監控互聯網，并最終受到機器人智能掌控器掌控。

　　2．3．1 紅外機器人驅動單元掌控組件

紅外機器人驅動單元掌控組件主要用作掌控內含有紅外置收晶片的機器人。

　　2．3．1．1 紅外發射電阻設計

　　紅外發射電阻中選用的紅外發射器件是塑封的TSAL6200紅外發射二極管，紅外脈沖串的寬度和間隔由單面機透過I／O口輸出的高低阻抗的時間間隔來掌控，調制電阻是74LSl23的兩個單穩態觸發器U2A和U2B級聯構成的可控振蕩器。其電阻圖如圖9所示。

　　2．3．1. 2 紅外置收電阻設計

　　紅外置收選用}tS0038B紅外置收器，電阻設計如圖10所示。

　　3 控制系統軟件設計

控制系統的軟件設計主要的分為三個部份：家庭控制系統組件的軟件設計；RS485通訊協議設計及家庭智能掌控器與家庭控制系統通訊的軟件設計；家庭智能掌控器的軟件設計。其中，家庭智能掌控器的軟件設計是控制系統軟件設計的核心，該部份的軟件設計以PDPμClinux操作控制系統為開發平臺，負責家庭控制系統的統計數據采集、統計數據處置，并且能夠和遠距使用者通訊，同時實現遠距掌控，是同時實現對家庭控制系統的智能化管理的關鍵。控制系統的軟件結構SimRank如圖11所示。

　　4 結論

　　利用本裝置能掌控機器人監控控制系統，同時能透過短信等方式，同時實現對機器人的遠距監控。

　　( 文章來源：互聯網 )

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