采用輸出軸配有光電編碼器的小型直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電路。LPC2106產(chǎn)生的PWM波經(jīng)專門的集成電路雙H橋驅(qū)動(dòng)器L298放大，驅(qū)動(dòng)左右輪電機(jī)。編碼器輸出兩路具有90度相位差的脈沖，經(jīng)正交脈沖解碼，為CPU提供反饋的計(jì)數(shù)值和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。LPC2106透過無線接收模塊接收主機(jī)命令，并融合外傳感器電路反饋的環(huán)境變量進(jìn)行電機(jī)的PID閉環(huán)控制。CPU保留JTAG在線調(diào)試接口，方便程序的編寫、下載和升級(jí)。系統(tǒng)硬件組成原理圖如圖3所示。
(1)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路
微型直流電機(jī)以其良好的線性特性、優(yōu)異的控制性能和非常高的效率廣泛的應(yīng)用于小功率系統(tǒng)中。為了控制直流電動(dòng)機(jī)，采用定頻脈寬調(diào)制(PWM)控制。這里，由于LPC2106本身就帶有6個(gè)PWM輸出口，直接輸出控制信號(hào)即可，無須另加電路。不過，其輸出的PWM波功率有限，須由驅(qū)動(dòng)電路放大后才能驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
考慮到電壓、電流的等級(jí)尺寸、外觀等因素，采用了L298來代替三級(jí)管所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。L298驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。
L298是恒壓恒流雙H橋集成電機(jī)芯片，可同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)，且輸出電流可達(dá)到2A。L298的EN A(第6引腳)、EN B(第11引腳)分別與LPC2106的PWM4和PWM6相連，作為調(diào)制信號(hào)。SENSE A，SENSE B為電流反饋引腳。電機(jī)控制方向引腳如表1所列。
Vss電壓最小為4.5V，可達(dá)36V;Vs電壓值也是36V。但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，Vs電壓應(yīng)該比Vss電壓高，否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。
(2)無線接收模塊
小車通過無線接收模塊接收主機(jī)發(fā)出的命令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，通信的高速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要，它將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的采樣周期。采用PTR2000模塊作為控制核心，它的顯著特別是所需要外圍元件少，設(shè)計(jì)非常的方便。傳統(tǒng)的無線通信電路方案不是電路復(fù)雜就是調(diào)試?yán)щy，PTR2000是一款基于nRF401芯片的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，通信速率為20Kb/s，工作距離為10m內(nèi)。采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式，其工作頻率穩(wěn)定可靠，功耗極低且靈敏度極高，非常適合小型化的設(shè)計(jì)且其頻率433.92MHz與434.33MHz可選，很好地滿足了比賽的要求。
主機(jī)采用廣播式通信方式，依次發(fā)送13個(gè)字節(jié)，如圖6所示，足球機(jī)器人根據(jù)ID指針去響應(yīng)相應(yīng)的字節(jié)，并校驗(yàn)啟動(dòng)位及自身ID校驗(yàn)字節(jié)，進(jìn)行取舍。
Lenze 14.448.08.010 178599
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