南昌航空工業(yè)學(xué)院電子信息工程學(xué)院 李玉娟．王琪

    1 引言

    智能探測車能根據(jù)任務(wù)及環(huán)境信息做出全局路徑規(guī)劃,可在行進(jìn)中不斷感知局部環(huán)境信息并做出決策,從而能夠安全行駛并到達(dá)目標(biāo)。本文以atmegal28l單片機(jī)為核心介紹了一種智能探路車的設(shè)計(jì)雛形,該系統(tǒng)利用各種傳感器獲取周圍環(huán)境信息,采用多傳感器信息融合技術(shù)對接收到的信息進(jìn)行處理與判斷,從而自動(dòng)繞開障礙物:能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無線通訊;具有預(yù)先設(shè)定路線的功能;通過jtag接口可以方便地在線調(diào)試程序或下載程序。

    美國atmel公司推出的atmegal28l是基于avr risc的低功耗8位單片機(jī),最高工作頻率可達(dá)16 mhz,具有128 kb flash內(nèi)部存儲(chǔ)器、4 kbeeprom和4 kb sram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,并且采用了jtag技術(shù)。它具有很高的性價(jià)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(dòng)設(shè)備的微控制器。

    2 硬件結(jié)構(gòu)

    atmegal28l內(nèi)含128 kb寫操作可讀在系統(tǒng)可編程flash、53個(gè)通用i/o口、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器(rtc)、4個(gè)具有比較模式和pwm的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、2個(gè)uart、2線(i2c)串行接口、一個(gè)帶內(nèi)部振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、一個(gè)spi口、一個(gè)符合ieee std的jtag等。atmegal28l主要對超聲波和紅外傳感器測得的信息進(jìn)行處理,產(chǎn)生兩路pwm信號(hào)來控制直流電機(jī)，通過i/o控制步進(jìn)電機(jī)。同時(shí),atmegal28l引出jtag接口進(jìn)行在線調(diào)試程序或下載程序。另外。系統(tǒng)通過鍵盤與顯示電路來實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話;選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器件1298n來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī);超聲波測物模塊和紅外避障測量模塊用來獲取環(huán)境信息；利用無線模塊nrf401與:pc機(jī)端口的無線模塊進(jìn)行通訊。系統(tǒng)的路線設(shè)置功能主要由軟件實(shí)現(xiàn),硬件選取24c02用于存放路線。圖l所示為其系統(tǒng)框圖。

    2.1 鍵盤與顯示電路

    為了方便人機(jī)對話和功能選擇,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 5個(gè)按鍵和液晶顯示模塊。5個(gè)按鍵分別是:單片機(jī)復(fù)位按鍵,小車自動(dòng)行走按鍵(接a15(pc7))、超聲波測物按鍵(接a14(pc6))、無線發(fā)射按鍵(接a13(pc5))和小車設(shè)置路線按鍵(接a12(pc4))。

    采用液晶模塊lcm103顯示按鍵的選擇和執(zhí)行結(jié)果。lcm103為10位多功能通用型8段式液晶顯示模塊,內(nèi)置顯示ram,可顯示任意字段筆劃,3-4線串行接口,可與任何單片機(jī)接口。由于lcm130與mcu的工作電壓相同,因此lcm103與mcu直接連接。其中wr直接與atmegal28l的wr連接．data端與atmegal28l的ad4(pa4)連接,cs與atmegal28l的a12(pc4)連接。

    2.2 jtag接口電路

    在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,引出atmegal28l的jtag接口進(jìn)行在線編程和下載,以方便調(diào)試和程序更新。對avr器件進(jìn)行編程是由jtag端口的tck、tms、tdi和tdo實(shí)現(xiàn)的。通過jtag可以實(shí)現(xiàn)如下的編程功能：

    (1)flash編程及校驗(yàn);

    (2)eeprom編程及校驗(yàn);

    (3)熔絲位編程及校驗(yàn);

    (4)鎖定位編程及校驗(yàn)。

    電路如圖2所示。

    2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

    系統(tǒng)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)前輪實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。atmega128l具有2個(gè)帶預(yù)分頻器和比較模式的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、2個(gè)擴(kuò)充的帶預(yù)分頻器和比較/捕獲模式的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、2通道8位pwm、6通道2～16位精度：pwm。這里采用atmegal281。的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l來產(chǎn)生兩路pwm信號(hào),分別接1298n的en a和en b,用于控制兩個(gè)電機(jī)的起停、轉(zhuǎn)向及速度。它工作在相位和頻率修正pwm模式下,該工作模式可以產(chǎn)生高精度、相位與頻率都準(zhǔn)確的pwm波形。通常用ocrna作為top值。改變top值即可改變pwm信號(hào)的占空比,從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

    l1298n是sg