基于教育機器人硬件平臺的智能小車設計

2.4 無線通信模塊設計

在機器人無法成功避障的情況下，可通過DSP與上位機(PC機)之間的通信協作來完成避障任務。DSP與PC機之間的通信方式分為有線和無線兩種，多數采用串行通信。在本設計中采用無線通信方式，可以克服有線通信造成的操作不便。PTR2000是基于nRF401器件的無線數據傳輸模塊，具有低頻發射、靈敏度高的特點，使其在嵌入式短程無線產品中得到廣泛的應用。要實現DSP與PC機之間的無線通信，需在DSP與小車車體分別安裝一個 PTR2000器件，其系統硬件結構框圖如圖4所示。通過2407A的RXD和TXD引腳與PTR2000的DO和DI引腳直接相連，2407A的控制引腳與PTR2000模式控制引腳相連完成PTR2000于DSP之間的連接，通過采用MAX232器件在PTR2000和計算機串口進行RS-232和 TTL電平之間的轉換后，完成PTR2000和PC機串口的連接。在DSP和PC機端軟件配合設置PTR2000的狀態(發射或接收)，選擇固定的通信頻道，并讓PTR2000一直處于正常工作狀態，再通過設計軟件系統實現無線通信的功能。

電源模塊可由16V交流電壓充電器通過電源充電電路為6節車載鎳鎘電池(約7.2V)充電，為各模塊提供工作電壓。電源電路模塊如圖5所示。由于各模塊所需工作電壓不同，可先通過使用78(L)05穩壓器得到5V直流電壓，2407A所需3.3V電源由帶集成延時復位功能的低壓差穩壓器TPS733Q實現，同時具有復位功能。如圖5所示。

2.6 電機驅動模塊設計

本輪式機器人平臺采用左、右直流電機驅動的方式，中間有一起支撐作用的萬向輪。電機驅動模塊可以實現兩電機在任何方向旋轉從而達到小車前進、倒退和轉向的目的。電機發生轉向與否是由提供給電機驅動電路的高、低電壓信號次序決定的，它們來自前端的數字邏輯門定序電路。數字邏輯定序電路的輸入信號由2407A 產生的方向信號和PWM信號實現機器人的方向和速度的控制分為方向端和使能端，該電路同時可以避免產生電源短路對電子器件造成的損害。此小車電機驅動電路是H橋驅動電路，該電路通過控制電機電流流向達到控制轉向的目的。當Q1和04導通時，電機電流從左流向右，電機正轉;當Q2和Q3導通時，電機電流從右流向左，電機反轉。如圖7所示。

3 系統整體實現

以TMS320LF2407A為核心的教育機器人硬件系統整體功能可在軟件開發工具CCS和硬件開發工具XDS的支持下采用C語言和匯編語言混合編程進行程序仿真調試，再通過JTAG接口下載到DSP內實現，給DSP學習者帶來了極大的方便。同時，得益于2407A外部資源的豐富性，系統中未使用部分有利于學習者做進一步的功能開發和應用。

4 結語

該整體硬件系統結構簡單，具有很好的擴展性，而且通過軟件編程控制機器人完成一定的功能，很好地鍛煉了學生的邏輯思維能力和編程能力，有助于培養學生的實踐能.