来源：国外电子元器件 作者：大连理工大学 关慧贞，邱铁，叶希贵

    摘 要：设计了一种自动巡线轮式行走机器人控制系统，采用at89s52型单片机作为主控cpu，外加一个复杂可鳊程逻辑器件(cpid)协助cpu处理数据，扩展了程序参数存储器，能够进行检测引导线和直流电机、舵机的pwm控制。

    关键词：控制系统；复杂可编程逻辑器件；存储器；光电检测；脉冲宽度调制

    1 引言

    轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容．它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中，轮式移动机构最为常见。轮式移动机构之所以得到广泛的应用。主要是因为容易控制其移动速度和移动方向。因此．有必要研制一套完整的轮式机器人系统。并进行相应的运动规划和控制算法研究。笔者设计和开发了基于5l型单片机的自动巡线轮式机器人控制系统。

    2 控制系统总体设计

    机器人控制系统由主控制电路模块、存储器模块、光电检测模块、电机及舵机驱动模块等部分组成，控制系统的框图如图1所示。

    3 主控制模块设计

    3．1 cpld设计

    在机器人控制系统中．需要控制多个电动机和行程开关．还要进行光电检测．如果所有的任务都由at89s52型单片机来完成．cpu的负担就会过重。影响系统的处理速度。因此扩展1个cpld．型号为epm7128。它属于．max7000系列器件。包括2个通用1/0口．2个专用i／o口，专用i／o口可作为每个宏单元和输入输出引脚的高速控制信号(时钟、清除和输出使能等)，电动机的。pwm信号也由其产生。

    epm7128的引脚排列如图2所示。mlp—m4p引脚的输出为pwm脉宽调制信号，m1fb—m4fb引脚为电机的方向控制信号，p00一p07接单片机的po口，100一1015为扩展的2个通用i／o口，sil—s17引脚为行程开关输入信号，li11一li17引脚为光电探头输入信号。cpld的编程用vhdl语言，产生1路pwm信号的部分程序源代码如下：

    单片机采用24mhz的晶体振荡器，ale信号的频率fale=f16=6mhz，最终输出pwm信号的引脚mlp的频率为：

    调节这个信号的占空比可以使直流电动机获得o-255级的转速。

    3．2 机器人运行参数存储器的扩展

    机器人运行路径和动作可以根据比赛情况的不同而发生变化，这样，每改变1次运行参数就必须对单片机的flash进行1次擦写。为了解决这一问题．扩展了程序参数存储器，用来存放机器人的运行路径和动作参数．扩展电路如图3所示。

    其中ic1为24lc08b，是i2e总线的串行e2prom存储器，最多能够存储lk字节的数据。ic2为max3232型电平转换器，其内部有1个电源电压变换器，可以将计算机的电平转换为标准ttl电平，实现计算机与单片机之间通过串行口传输数据，使单片机完成对24／lc08b的数据存储操作。单片机运行时，直接从24lc08中读取机器人的运行参数，控制机器人运行。

    4 光电检测模块设计

    4．1 光电检测过程

    设计光电检测模块是为了让机器人能够检测地面上的白色引导线。光电检测电路主要包括发射部分和接收部分，其原理如图4所示。

    来源：国外电子元器件 作者：大连理工大学 关慧贞，邱铁，叶希贵

    摘 要：设计了一种自动巡线轮式行走机器人控制系统，采用at89s52型单片机作为主控cpu，外加一个复杂可鳊程逻辑器件(cpid)协助cpu处理数据，扩展了程序参数存储器，能够进行检测引导线和直流电机、舵机的pwm控制。

    关键词：控制系统；复杂可编程逻辑器件；存储器；光电检测；脉冲宽度调制

    1 引言

    轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容．它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中，轮式移动机构最为常见。轮式移动机构之所以得到广泛的应用。主要是因为容易控制其移动速度和移动方向。因此．有必要研制一套完整的轮式机器人系统。并进行相应的运动规划和控制算法研究。笔者设计和开发了基于5l型单片机的自动巡线轮式机器人控制系统。

    2 控制系统总体设计

    机器人控制系统由主控制电路模块、存储器模块、光电检测模块、电机及舵机驱动模块等部分组成，控制系统的框图如图1所示。

    3 主控制模块设计

    3．1 cpld设计

    在机器人控制系统中．需要控制多个电动机和行程开关．还要进行光电检测．如果所有的任务都由at89s52型单片机来完成．cpu的负担就会过重。影响系统的处理速度。因此扩展1个cpld．型号为epm7128。它属于．max7000系列器件。包括2个通用1/0口．2个专用i／o口，专用i／o口可作为每个宏单元和输入输出引脚的高速控制信号(时钟、清除和输出使能等)，电动机的。pwm信号也由其产生。

    epm7128的引脚排列如图2所示。mlp—m4p引脚的输出为pwm脉宽调制信号，m1fb—m4fb引脚为电机的方向控制信号，p00一p07接单片机的po口，100一1015为扩展的2个通用i／o口，sil—s17引脚为行程开关输入信号，li11一li17引脚为光电探头输入信号。cpld的编程用vhdl语言，产生1路pwm信号的部分程序源代码如下：

    单片机采用24mhz的晶体振荡器，ale信号的频率fale=f16=6mhz，最终输出pwm信号的引脚mlp的频率为：

    调节这个信号的占空比可以使直流电动机获得o-255级的转速。

    3．2 机器人运行参数存储器的扩展

    机器人运行路径和动作可以根据比赛情况的不同而发生变化，这样，每改变1次运行参数就必须对单片机的flash进行1次擦写。为了解决这一问题．扩展了程序参数存储器，用来存放机器人的运行路径和动作参数．扩展电路如图3所示。

    其中ic1为24lc08b，是i2e总线的串行e2prom存储器，最多能够存储lk字节的数据。ic2为max3232型电平转换器，其内部有1个电源电压变换器，可以将计算机的电平转换为标准ttl电平，实现计算机与单片机之间通过串行口传输数据，使单片机完成对24／lc08b的数据存储操作。单片机运行时，直接从24lc08中读取机器人的运行参数，控制机器人运行。

    4 光电检测模块设计

    4．1 光电检测过程

    设计光电检测模块是为了让机器人能够检测地面上的白色引导线。光电检测电路主要包括发射部分和接收部分，其原理如图4所示。