來源：國外電子元器件 作者：高榮山 張顏嶺 摘要：文章以msp430系列單片機為核心，提出了一種輪式移動機器人的軟硬件設(shè)計方案，闡述了其通過傳感器網(wǎng)絡(luò)來進行避障、遍歷等自主控制，并實現(xiàn)機器人與ｐｃ機間無線控制的方法。 關(guān)鍵詞：機器人；msp430；pwm；232通訊１ 引言 自主式移動機器人是指能根據(jù)任務(wù)及環(huán)境信息做出全局路徑規(guī)劃，可在行進中不斷感知局部環(huán)境信息并自主作出決策，從而能夠安全行駛并到達目標的智能系統(tǒng)。移動機器人可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防以及服務(wù)性行業(yè)。如自動割草機、洗塵機器人、教育機器人等。本文以ｍｓｐ４３０單片機為核心介紹了一種移動機器人的設(shè)計雛形，該系統(tǒng)利用各種傳感器感知周圍環(huán)境，并在計算機與單片機之間實現(xiàn)無線通信，從而以無線方式控制移動機器人。 ｍｓｐ４３０ 是美國ｔｉ公司推出的１６位高性能系列單片機，其高效１６位精簡指令結(jié)構(gòu)可以確保任務(wù)的快速執(zhí)行，大多數(shù)指令可以在一個時鐘周期里完成，且具有高級語言編程能力，配套友好方便的集成開發(fā)環(huán)境足可加速軟件的開發(fā)。由于ｍｓｐ４３０采用了ｊｔａｇ技術(shù)、ｆｌａｓｈ 在線編程技術(shù)、ｂｏｏｔ-ｓｔｒａｐ 等諸多先進技術(shù)，因此具有很高的性價比，并有超低的功耗和豐富的片上外圍資源，很適合作為移動設(shè)備的微控制器來用。２ 硬件結(jié)構(gòu) 筆者選用的ｍｓｐ４３０ｆ１２３２內(nèi)含８ｋｂ可重復(fù)編程快閃存儲器、２５６字節(jié)只讀存儲器（ｒａｍ）、多通道脈寬調(diào)制ｐｗｍ計時器、看門狗計時器和ｕｓａｒｔ通訊模塊等，采用２８腳ｔｓｓｏｐ封裝，因此易于進行小型化設(shè)計。ｍｓｐ４３０ｆ１２３２主要用來產(chǎn)生兩路ｐｗｍ信號，以對傳感器信息進行處理。同時，筆者還選用電機驅(qū)動芯片ｌ２９３ｄ來驅(qū)動直流電機，并利用霍爾元件來檢測電機速度；此外還安裝了紅外避障和光敏傳感器以獲取環(huán)境信息，并利用語音電路ｉｓｄ２５１２０來進行交互，而通過微控制器的ｕａｒｔ經(jīng)２３２接口芯片后利用無線模塊ｐｔｒ２０００可與ｐｃ機端的無線模塊進行通訊。圖１所示為其系統(tǒng)框圖。２．１ ｐｗｍ脈寬調(diào)制 ｍｓｐ４３０單片機的ｔｉｍｅｒ＿ａ是一個非常有用的定時器，它可支持同時進行的多種時序控制、多個捕獲／比較功能以及多種輸出波形，也可以支持上述功能的組合。這里用ｔｉｍｅｒ＿ａ來產(chǎn)生兩路ｐｗｍ信號，并分別接ｌ２９３ｄ的１２ｅｎ和３４ｅｎ，以用來控制兩個電機的起停、轉(zhuǎn)向及速度。定時器工作在增計數(shù)模式時，可由捕獲／比較寄存器ｃｃｒ０確定周期ｔ，而由ｃｃｒ１和ｃｃｒ２產(chǎn)生兩路ｐｗｍ信號。輸出單元選擇模式２。改變ｃｃｒ１和ｃｃｒ２的值，即可改變ｐｗｍ信號的占空比，從而改變電機轉(zhuǎn)速。 ｌ２９３ｄ的芯片電壓為５ｖ，電機驅(qū)動電壓ｖｃｃ２為１１．４ｖ可通過３節(jié)３．８ｖ的鋰電池提供，５ｖ電壓經(jīng)整流橋后可由穩(wěn)壓器ｌｄｏ７８０５提供，ｍｓｐ４３０ｆ１２３２的３．３ｖ供電電壓可由ｌｍ３３穩(wěn)壓輸出。ｌ２９３ｄ與單片機的連接圖如圖２所示。２．２ 語音電路 語音電路采用１２０秒的語音芯片ｉｓｄ２５１２０來實現(xiàn)，該芯片有多種封裝，本設(shè)計采用小巧的２８ｓｏｉｃ封裝，它控制簡單，其ｐ／ｔ引腳為錄放控制端，ｃｅ引腳為放音／暫�？刂贫�，ｐｄ為ｒｅｓｅｔ信號，這些ｒｅ-ｓｅｔ信號端可接單片機的ｉ／ｏ口ｐ２．０、ｐ２．１、ｐ２．２，地址位的最高兩位ａ８和ａ９均為高時，地址／模式輸入端為模式選擇，否則為地址輸入。在與ｍｓｐ４３０ｆ１２３２連接時，ａ６、ａ８、ａ９接ｐ３.６，ａ０接ｐ３.７，其余地址引腳接地，這樣就可方便地對ｉｓｄ２５１２０進行地址選段選擇或模式控制。 ２．３ 充電電路 充電電路采用無需控制器的智能快速充電器ｍａｘ１７５８來實現(xiàn)，ｍａｘ１７５８可對１～４節(jié)鋰電池進行充電，輸入電壓范圍在４～２８ｖ，電池充電電壓可通過ｖａｄｊ引腳進行設(shè)置，并通過外接電容設(shè)置預(yù)充和快充的充電時間，同時可通過ｌｅｄ來指示當前的充電狀態(tài)。充電電源采用２４ｖ直流電源。２．４ 無線通信模塊 考慮到自主機器人的特點，計算機與機器人的通信采用無線通信方式較為適宜。筆者選用微小型、低功耗、高速率、１９．２ｋ無線收發(fā)數(shù)傳ｍｏｄｅｍ芯片ｐｒｔ２０００來完成計算機與機器的無線通信，該ｍｏｄｅｍ的工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段４３３ｍｈｚ，采用ｆｓｋ調(diào)制，可連接到計算機ｒｓ２３２接口。因為沒有信號時，ｐｔｒ２０００的串口會輸出隨機數(shù)據(jù)，因此需要定義一個簡單的指令協(xié)議，設(shè)計時可加開始字符、校驗位、結(jié)束標志等，校驗采用ｃｒｃ校驗。傳輸協(xié)議定義為： [開始字符][數(shù)據(jù)１][數(shù)據(jù)２][８位校驗][結(jié)束字符] 在各種校驗方法中，奇偶校驗容易實現(xiàn)，但不太可靠，因