RFID导购机器人导航与控制系统的设计研究

然后如果遇到障碍物会反射回来，接收管子收到光线后引起电阻变化，检测其电阻变化就可以判断是否有障碍物了。但是这种方法容易受到光噪声的干扰。所以距离比较近，一般只能达到2-3cm。本人在多次比赛中，经过查资料和研究，提出了一种使用标准高频信号38KHZ的红外线进行障碍的探测的电路。因为使用高频信号和高频运放，有了一定的抗干扰能力，同时探测的距离的最大提高到8cm。首先，通过555发射红外线。接着，信号通过红外接收管后经过隔直电容，送入高频运放LM318N，如图4。然后，经过50倍的放大。如图5和图6。

图 1 555发射电路

图 2 频率识别电路

图 3 检测放大电路

LM567是锁相环电路， 8脚双列直插封装。第5、6脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率。1、2脚通常分别通过一个电容器接地，产生输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。2脚接的电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。压控振荡器的中心频率和滤波带宽可由式子3和式子4决定。

(3)

(4) (其中Vi为输入电压)

然后是电子罗盘模块。CMPS03 电子罗盘是平面角度传感器。通过检测当前传感器与地球磁场直接的角度，电子罗盘可以获得分辨率为0.1度的绝对旋转角度。这个电子罗盘模块是专门为机器人而制造，目的为了给机器人提供合适的方向导航信号。对于任何方向，都可以生成独一无二的编码。该传感器使用PHILIPS的KMZ51地磁感应芯片，其精度很高。有两种输出方式，第一种：I2C方式，由Pin2(SCL)和Pin3(SDA)输出。Pin7和Pin5必须悬空。Pin6用来进行校正。这些管脚都接到主板上，由于模块是5V供电，而DSP是3.3V所以还需要用74LVC245进行电平转换。通过2812的GPIOB通过Pin6对系统进行校正。校正只需要做一次，因为数据会保存在电子罗盘中的PIC单片机的EEPROM。第6脚有一个上拉电阻。进行校正只需要通过GPIO给Pin6一个负相脉冲，而且因为有上拉电阻，所以，此管脚与系统断开也是可以的。

最后是系统的驱动模块的设计。采用L298芯片。L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。L298内含的功率输出器件设计制作在一块石英基片上，由于制作工艺的同一性，因而具有分立元件组合电路不可比拟的性能参数一致性，工作稳定。15脚是输出电流反馈引脚，其它与L293相同。在通常使用中这两个引脚也可以直接接地。它是高电压的，高电流的双全桥驱动芯片。可以直接接受标准的TTL逻辑电平。可以驱动各种负载如电机，继电器等。有两个使能输入，通过它控制PWM波的有效性。L298集成有两个能量输出块A，B。另外，我们设计的板子上加有续流二极管。

2.3 驱动程序设计

通过编写InitSysCtrl()函数，对看门狗控制寄存器WDCR进行设置，其WDFLAG位是看门狗复位状态位。如果该位置位表示一个看门狗复位。向WDDIS位写1会使看门狗模块无效。写0对看门狗使能。而对于WDPS位主要是决定看门狗计数器的时钟速率。由于程序中包含有许多循环，所以对于看门狗的设置要特别注意。然后通过设置PLLCR对系统锁相环进行设置。这时候要注意，程序需要加入，5000次循环等待锁相稳定。这一点在2407里并不是必要的，而针对2812系统要注意这点。然后通过HISPCP和LOSPCP来对高速和低速外设来进行匹配。由于在程序中使用了中断，所以需要对外设中断扩展PIE进行设置。方向传感器通过捕获单元和DSP核心进行连接。一次脉冲的捕获需要两次中断，通过控制和读取FIFO寄存器来取出方向的信息的脉冲编码。另外，红外避障模块通过74LV245模块，转换电平后，和中断管脚进行连接。所以要对中断函数进行编程。和RFID传感器通讯是通过2812的双线异步串口。SCI模块支持CPU与采用非返回至0（non-return-to-zero）(NRZ)标准格式的异步外围设备之间的数字通信。2812的SCI接收器有一个16级深度的FIFO，这样可以减少空头的服务。程序通过判断TxRDY位来判断有没有RFID中断。这样，可以及时的发现机器人是否到了一个新的位置。然后读取SCIRXBUF。最后，通过EV单元设置PWM 脉冲，从而控制机器人的走向。

3 结论以及实现后的系统

最后，在联华超市附近调试整个系统。经过反复调试，和对程序的修改，实现了对射频路径点的导航。最终系统运行情况如图6所示：

图4 机器人在超市的实际运行