基于无线通信的嵌入式机器人控制系统设计

直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压，会使其特性明显变差，因此一般对交流电压进行隔除直流处理。U2A为74ALS00与非门，control_port(控制端口)引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。

图6示出为超声波接收电路。超声波接收换能器采用MA40S2R，对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号。INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。

3 实时操作系统μC/OS—II的移植

μC/OS—II是一个嵌入式实时操作系统内核，包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能。μC/OS—II进行任务调度时，会把当前任务的CPU寄存器存放到该任务堆栈中，然后再从另一个任务堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。

根据各个控制功能和微控制器的资源结构对任务进行划分，共划分为7个应用任务，其划分过程如图7所示。无线串行通信采用中断接收方式，保证数据接收的实时性。

μC/OS一Ⅱ任务的建立包括定义任务堆栈、设定任务优先级、初始化该任务要求的系统硬件及实现具体的控制过程等4部分。现以任务1为例，介绍应用任务的建立过程。

在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序，可使程序的设计和扩展变得容易，而且无需大的改动即可增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，可大大简化应用程序的设计过程;而且能快速、可靠地对实时性要求苛刻的事件。通过有效的系统服务、嵌入式实时操作系统，能使系统资源得到更好的利用。

4 调试运行

在机器人控制系统起动时，μC/OS一Ⅱ对堆栈空间、各个控制寄存器和外设器件的硬件进行初始化，并设定当前各个功能部件的初始状态。

在实时机器人系统下，机器人正常启动后，系统实时监视机器人在比赛场上的运行状况，若出现某一动作或功能无效则给出出错信息。正常运行时实时显示机器人在比赛场上的坐标值和动作状态，如图8所示。

5 结语

根据智能机器人的控制要求，设计了基于无线通信的嵌入式机器人控制系统。在软件设计上移植了嵌人式实时操作系统μC/OS一Ⅱ。利用光电检测模块和超声波导航模块感知外部信息，实现了对智能机器人的控制。