基于STM32F103C8T6的嵌入式服务机器人体感遥控器的设计与实现浅析.doc
《基于STM32F103C8T6的嵌入式服务机器人体感遥控器的设计与实现浅析.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于STM32F103C8T6的嵌入式服务机器人体感遥控器的设计与实现浅析.doc(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、基于STM32F103C8T6的嵌入式服务机器人体感遥控器的设计与实现浅析引言服务机器人作为多种高新技术发展成果的集成,为实现服务的目的,需要通过人性化、简便、自然的方式进行人机交互,传统的按键式遥控器显然不能满足这种设计要求。目前,体感设备发展迅速,各类基于体感控制的装置层出不穷。体感控制就是通过肢体动作变化来实现控制,基于体感装置的人机交互已经成为当前研究的热门课题。常见的无线遥控技术不外乎红外遥控技术和无线电遥控技术。其中红外遥控技术优点就是带宽大,但是需要较强的指向性,传输距离短,穿透能力差,功耗高;与之相比,无线电遥控技术无方向性,抗干扰能力和穿透能力强,传输距离远,功耗低。因此,无
2、线电遥控技术更加适合于智能家居、消费类电子和机器人控制等领域。本文以STM32F103C8T6作为主控制器,采用iNEMO惯性导航模块、nRF24L01无线模块和12864液晶显示模块。设计的嵌入式体感遥控器具有体积小、操作简单、可靠性高、可扩展性强等优点,能够较好地满足对服务机器人可靠遥控的要求,具有较大的应用推广价值。1 系统功能要求及整体架构11 基本功能要求具备实时准确发送相应控制指令的能力。根据手部姿态确定指令的内容。具备接收机器人本体回传数据包的能力。根据接收的数据包进行解析,进而判断本体接收的控制指令是否正确。具备当前指令和机器人当前状态信息的显示能力。一方面将发送的控制指令在L
3、CD液晶屏上予以显示;另一方面根据机器人本体回传的数据包,解析得出机器人的状态,在LCD液晶屏上进行显示。具备电池电量检测和低压报警功能。将剩余电量实时地显示在LCD液晶屏上,当电量不足时,通过蜂鸣器进行报警提示。12 系统整体方案及架构iNEMO惯性导航模块的基本原理如图1所示,利用MEMS传感器和主控芯片STM32F103RET7提供动静态方向和惯性测量功能。集成双轴滚转-俯仰陀螺仪(LPR430AL)、单轴偏航陀螺仪(LY330ALH)、6轴地磁测量模块(LSM303DLH)、压力传感器(LPS001DL)和温度传感器(STLM75)5个意法半导体公司的传感器,运行一个AHRS姿态角运算
4、系统,从而实现对姿态角的实时测量。本遥控器采用ST公司具有Cortex-M3内核的ARM控制器STM32F103C8T6作为主控制器,采用ST公司的iNEMO惯性导航模块进行手部姿态检测,采用nRF24L01无线模块实现指令的发送和数据的接收,采用12864液晶显示模块对当前控制指令、机器人当前状态和剩余电量予以显示,采用LED和蜂鸣器实现提示和报警功能。遥控器软件上使用COS-II实时嵌入式操作系统,能够实现实时性内核、任务管理、时间管理、通信与同步、内存管理等功能。系统的整体架构如图2所示。2 硬件电路设计21 主控制模块电路主控制器STM32F103C8T6芯片,工作频率高达72 MHz
5、,内置64 KB的Flash和20 KB的SRAM,具有丰富外设和超低功耗,完全满足本设计要求。主控制模块电路图如图3所示,参照ST公司发布的STMF10xxx硬件开发入门文档,该部分包括外部时钟电路、模拟电源输入、电源滤波、下载仿真口的设计。22 电源模块电路本遥控器采用84 V锂电池供电,采用TL750M05C稳压芯片提供5 V电压,选用REG1117-33稳压芯片为系统提供33 V电压。STM32F1 03C8T6电源分为模拟电源与数字电源,为了保证其正常工作,将两路电源进行隔离设计,在模拟地与数字地之间通过0电阻实现单点共地。为监测锂电池电源电压,将电池电压经电阻分压及阻容滤波电路滤波
6、后作为STM32F103C8T6采样输入。23 无线通信模块及显示模块电路无线通信模块采用24 GHz频段射频芯片nRF24L01作为无线数据收发芯片,工作于2425GHz ISM频段,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时,工作电流只有9 mA;接收时,工作电流只有123 mA,多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。nRF24L01采用SPI总线方式与控制芯片进行通信。12864液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置8192个中文汉字(161 6点阵)、128个字符(816点阵)及64256点阵显示RAM(GDRAM),具
7、有并行数据传送方式和串行数据传送方式,其中串行数据传输方式只用到CS、SID、SCK 3个通信引脚,较并行数据传送方式节省单片机的IO引脚,本文采用串行传输方式进行设计。3 软件系统设计体感遥控器的软件系统设计基于实时嵌入式操作系统COS-II,借助于COS-II内核的多任务管理和优秀的实时性能,大大简化了软件系统设计,并且可以保证系统响应的实时性。31 任务分配与实现在任务规划的过程中,采用分层次和模块化的思想将整个系统任务进行划分。首先,我们必须对系统整体的控制任务有清楚地了解,具体任务划分如表1所列。表1中除OSTaskStat和OSTaskIdle任务为系统自带,其他8个任务均为用户创
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 STM32F103C8T6 嵌入式 服务 机器 人体 遥控器 设计 实现 浅析
链接地址:https://www.31doc.com/p-3412062.html