专利名称：基于dsp的智能机器人实验开发平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验仪器技术领域，尤其是一种基于DSP的智能机器人实验开发平台。
背景技术：
随着电力电子技术、微电子技术以及控制技术的不断发展，现在的机器人，能源密度高，输出电压比较恒定，内阻小、耐高温，还可以充电，成本也低。智能机器人控制技术越来越被人们所关注和应用，是近些来发展比较迅速的一个新的应用领域。它涉及机电、控制、信息和智能等多学科领域，是一个交叉性强、涉及面广的舞台。目前的机器人开发平台 采用的微处理器的速度较慢、系统功耗较高、扩展性不够，二次开发的能力较差，硬件的升级较难、升级成本很高。而要实现通用性强、功能强大、升级维护成本低、二次开发简单则是远远不够的，从而导致高校中还没有形成一个较成熟的机器人实验、开发的平台。
发明内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种基于DSP的智能机器人实验开发平台，提供一个教学和竞赛的通用平台。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种基于DSP的智能机器人实验开发平台，包括DSP控制器，DSP控制器分别连接直流有刷电机驱动电路、单片机显示控制器、电源电路、扩展总线接口和人机交互电路，其中直流有刷电机驱动电路连接直流电机，其中 单片机显示控制器连接显示器。扩展总线接口连接CPLD扩展系统主控制器和模拟传感器及其信号处理电路，CPLD扩展系统主控制器上分别连接数字式传感器、数字控制信号输出电路、扩展系统电源、串口、CAN总线接口和标准总线接口。本实用新型中的电路均采用常见的电子元件，其中DSP控制器采用TI公司的32位定点DSP2812数字信号处理芯片为控制核心，该数字信号处理芯片的时钟频率达150MHz，可方便应用于电机控制、电源设计、逆变器、变频器、电力自动化等工业自动化领域。在该处理器的基础上配以电源电路、传感器电路、人机交互系统、电机驱动电路、执行机构等设备搭建了一个智能机器人实验、开发平台。系统硬件设计；主要包括主控制器系统、传感器部分、执行部分、扩展系统等。主控制器系统包括主板、按键、指示灯、扩展接口电路。传感器部分包括7种不同的传感器及其电路。执行部分包括扬声器、IXD显示、主从动轮及其驱动机构、直流电机等。单独设计了扩展系统板，实现了真正意义上的软、硬件的可扩展，强化和突出了系统的扩展功能，扩展系统中的扩展控制主芯片采用复杂可编程逻辑芯片MAX7000系列芯片。它是特殊的可编程ASIC芯片。它具有集成度高、工作速度快和在线编程方便的特性，适合于时序、组合逻辑电路以及输入/输出口扩展的应用。在主控板上设计了一个硬件扩展接口，该位于机器人前端的扩展接口提供了主控系统与传感器及各种执行机构之间的信息传达桥梁，并给执行机构及各种传感器提供信号和动力。该平台可以根据不同的创新设计安装不同需要的扩展接口电路板，机械连接在理论上可以无限扩展。传感器部分包括碰撞传感器、红外传感器、光敏传感器、话筒、光电编码器、地面灰度传感器、金属接近开关等各种可选择的模拟、数字式传感器。可根据需要进行组合实现各种机器人的功能。本实用新型有益的效果是I、突出的扩展性能、高速、低功耗的处理系统、以及由浅入深的流程图、C语言、汇编语言编程环境是该智智能机器人平台的重要特色，可以发掘学生对自身对于知识、能力、未来发展的直接体验和构想。本发明具有很强的通用性，可以作为竞赛机器人的本体机器人，加以扩展后可以组合成各种竞赛机器人参加各类比赛，也可为中小学机器人教学提供一个教学和竞赛的通用平台。2、二次开发非常方便，该智能机器人、开发平台采用的是TI公司2000系列中功能较强、集成功能较全的高档DSP2812处理器。它的可靠性高，集成功能很强，有程序自下载功能。智能机器人实验、开发平台通过串口线和电脑的相连可自动下载程序，方便的实现系统的二次开发，节省了开发成本。3、在主控系统的基础上设计了单独的扩展系统，突出和强化了扩展功能，通过扩展系统能实现各种智能机器人的功能。扩展系统中的扩展控制主芯片采用复杂可编程逻辑芯片，通过扩展系统上的JTAG接口实现可编程，轻松实现在线调试、二次开发。同时本扩展系统具有丰富的扩展资源多通道转换速度达500ns的10位模数转换模块、多个具有光电隔离功能的数字量输入信道、多信道数字量输出，每个通道电流可达400mA、CAN总线通信接口、3路总线接口(包括并行接口、IIC接口、同步通信接口)、扩展卡信号级联接口、5V电源扩展界面、CPLD可编程JTAG接口。通过电路的扩展和软件的再编程可以实现移动搜索、声光控、灭火、救援等各种机器人的功能。4、高校相关专业学生可在智能机器人实验、开发平台上可开展实验、课程设计、毕业设计等实践环节，让学生不但能熟悉机器人的常用驱动方式，并且能掌握微控制器、传感器的开发技能。使学生亲身经历原理设计、画电路原理图、制作线路板、工艺安排、电子元器件识别和检测、安装焊接、软件编程调试直至完成整个机器人的开发，从而提高学生对机器人驱动方式的认识和熟悉微控制器、传感器器件在实际工作中的应用技能。
图I为本实用新型的原理图；图2为本实用新型扩展系统的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明参照附图这种基于DSP的智能机器人实验开发平台，包括DSP控制器，DSP控制器分别连接直流有刷电机驱动电路、单片机显示控制器、电源电路、扩展总线接口和人机交互电路，其中直流有刷电机驱动电路连接直流电机，其中单片机显示控制器连接显示器。[0020]I、DSP控制器说明DSP控制器采用TI公司生产的TMS320系列的TMS320F2812芯片，该DSP芯片的体系结构专为实时信号处理而设计，将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，适合于应用在控制系统中。TMS320系列中TMS320F2812芯片是TI公司推出的高性能32位定点高速数字处理器，相对于过去的16位的微处理器和微控制器，具有更高的性能和可靠性。2、直流有刷电机驱动电路说明DSP控制器对电机驱动电路2的控制实现对电机的转速控制，电机驱动电路中的控制电机驱动采用直流电机专用主驱动芯片，驱动芯片具有3A连续工作电流，5A的最大电流，非常高的转换效率和纹波特性，并且具有过流、过热保护电路。3、直流电机说明用两个直流有刷电机来执行实验平台的移动任务。 4、单片机显示控制器说明DSP控制器和单片机显示控制器通过双机通讯，实现单片机显示控制器的显示任务。5、LCD液晶屏显不电路说明单片机显示控制器对IXD液晶屏显示电路实现显示功能，IXD液晶显示屏点阵类型是128 X 64，可以显示中英文字符，较好的实现人机交互功能。6、电源电路说明采用稳定性很高、功耗较低的开关稳压芯片，电源加有反接保护电路、过流保护电路和欠压检测电路。7、扩展总线接口说明在主控板上留有扩展总线接口，来实现和扩展系统的总线接口的互相连接，进行数据和信息的交流、通讯。参照附图2 :本实用新型扩展系统，扩展总线接口连接CPLD扩展系统主控制器和模拟传感器及其信号处理电路，CPLD扩展系统主控制器上分别连接数字式传感器、数字控制信号输出电路、扩展系统电源、串口、CAN总线接口和标准总线接口。I、扩展系统主控制器说明扩展控制主芯片采用复杂可编程逻辑芯片(CPLD)EPM7064STC100。该芯片具有集成度高、工作速度快和在线编程方便的特性，适合于时序、组合逻辑电路以及输入/输出口扩展的应用。该芯片可以实现在线编程，方便二次开发。2、扩展总线接口说明扩展系统通过附图的扩展总线接口和附图I的DSP的主控系统中的扩展总线接口进行连接实现数据双向通讯。3、模拟传感器及其信号处理电路说明各种模拟式的传感器的信号经过A/D变换后通过附图2中的扩展总线接口送入控制系统，作为模拟传感器的输入信号。4、数字式传感器说明系统可以按需要直接搭建各种不同的数字式传感器来检测外部环境信号。5、数字控制信号输出电路[0044]经过扩展系统主控制器处理后数据的数字控制信号输出口。6、扩展系统电源说明5V电源作为扩展系统的工作电源。7、串口、CAN总线接口说明设有一个异步串行外设通信口(SCI)和一个同步串行外设通讯口(SPI)，用于与上位机、外设及多处理器之间的通信。可实现和TMS320LF2812之间构成多机系统和外部I/O扩展。CAN总线通信可靠性高，传输速度高达IMb/s，直接通信距离可达10km，有较强的抗干扰能力。虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
权利要求1.一种基于DSP的智能机器人实验开发平台，包括DSP控制器，其特征是所述DSP控制器分别连接直流有刷电机驱动电路、单片机显示控制器、电源电路、扩展总线接口和人机交互电路，所述直流有刷电机驱动电路连接直流电机，所述单片机显示控制器连接显示器。
2.根据权利要求I所述的基于DSP的智能机器人实验开发平台，其特征是所述扩展总线接口连接CPLD扩展系统主控制器和模拟传感器及其信号处理电路，CPLD扩展系统主控制器上分别连接数字式传感器、数字控制信号输出电路、扩展系统电源、串口、CAN总线接口和标准总线接口。
专利摘要一种基于DSP的智能机器人实验开发平台，包括DSP控制器，DSP控制器分别连接直流有刷电机驱动电路、单片机显示控制器、电源电路、扩展总线接口和人机交互电路，其中直流有刷电机驱动电路连接直流电机，其中单片机显示控制器连接显示器。本平台具有突出的扩展性能、高速、低功耗的处理系统、以及由浅入深的流程图、C语言、汇编语言编程环境是该智智能机器人平台的重要特色，可以发掘学生对自身对于知识、能力、未来发展的直接体验和构想。本实用新型具有很强的通用性，可以作为竞赛机器人的本体机器人，加以扩展后可以组合成各种竞赛机器人参加各类比赛，也可为中小学机器人教学提供一个教学和竞赛的通用平台。
文档编号G09B25/02GK202512803SQ20122013553
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者叶国文, 周洪强, 胡叶民, 黄晓丽 申请人:丽水学院