【《空间模块机器人运动控制系统设计案例》1400字】

空间模块机器人运动控制系统设计案例1.1运动控制系统1.1.1运动控制系统硬件(1)STM32单片机ST公司基于ARM公司2006年推出的Cortex-M3内核，于2007年推出了STM32系列单片机。由于STM32拥有丰富的外设、强大的开发工具、上手简单的固件库，在32位微控制选型中，STM32已经成为工程师的首选。图4-1STM32单片机电路原理图(2)通讯-下载模块接口电路通讯-下载模块除了具备程序下载功能外，还担任着“通讯员”的角色，即可以通过通讯-下载模块实现计算机与STM32之间的通讯，也可以实现STM32单片机之间的相互通信。图4-2通讯-下载模块接口电路(3)JTAG/SWD调试接口电路JTAG/SWD调试接口电路采用了标准的JTAG接法，这种接法兼容SWD接口，因为SWD只需要四根线（SWCLK、SWDIO、VCC和GND）。需要注意的是，该接口电路为JLINK或ST-Link提供3.3V的电源，因此，不能通过JLINK或ST-Link对STM32核心板进行供电，而是STM32核心板为JLINK或ST-Link供电。JLINK和ST-Link不仅可以下载程序，还可以对STM32微控制器进行在线调试。图4-3JTAG/SWD调试接口电路(4)OLED显示屏接口电路STM32核心板除了可以通过通讯-下载模块在计算机上显示数据外，还可以通过板载OLED显示屏接口电路外接一个OLED显示屏进行数据显示。图4-4OLED显示屏接口电路(5)STM32微控制器电路STM32微控制器电路是STM32核心板的核心部分，由STM32滤波电路、STM32微控制器、复位电路、启动模式选择电路组成。图4-5STM32微控制器电路1.1.2系统结构框图本文空间模块机器人主要使用RS485通信。RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。本文所使用的RS485接口为半双工数据通讯模式，数据的收发不能同时进行，为了保证数据收发的不冲突，硬件上是通过方向切换来实现的，相应也要求软件上必须将收发的过程严格地分开。RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。整个运动控制系统是电源为整个系统提供能量，通过光电传感器采集位置信号提供给STM32单片机，通信模块收发电脑或其他模块机器人的控制信号，单片机统合接收到的各种信号进行分析，将分析的结果转变为PWM控制信号通过RS485发送到四条机器臂的各个关节控制各关节驱动电机运转，使整个机器人系统产生形变重新构型。图4-6系统结构框图1.2运动控制程序1.2.1编程软件介绍本文编写运动控制程序所使用软件为KeiluVision5，KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(μVision)将这些部分组合在一起。KeilC51有许多优点，KeilC51生成目标代码的效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解，在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。与汇编语言相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，更加简单易学。1.2.2程序设计方案 系统内信息传递采用串口通信方式。模块单元之间的信息传输采用串行报文的格式进行发送。串行报文的格式为：0123…1415TYPESENDERLENGTHDATACRC表4-1串行报文格式其中TYPE表示报文类型，不同的报文类型对应不同的消息处理机制或者模块单元动作。SENDER表示生成该信息的模块单元。DATA表示报文的内容，即数据部分，数据的长度由LENGTH表示。CRC为消息验证码。其中动作类型报文设计如下：编码报文类型功能描述0x00运动发起（start）通知各模块开始运动准备0x01聚合过程（com）控制模块单元形成封闭多边形0x02连接动作（c）控制生成新的连接0x03断开动作（nc）控制断开旧的连接0x04展