dsp的全向移动平台控制系统设计(附件)【字数：13112】
摘 要摘 要近年来，机电控制技术的快速发展，推动人们对移动机器人的研究与应用，越来越多的移动机器人应用于我们的生活中。除此之外，数字信号处理器在电机控制领域的应用，更是增添了电机的控制手段，促进了移动机器人的发展与应用。本文结合了目前情况下的运动控制现状，把全向移动平台做为控制对象，研究以数字信号处理器为核心的运动控制系统，包括对控制系统中的硬件和软件设计，对涉及的主要的技术问题进行分析与研究。通过对全向移动平台的运动和控制原理分析和以DSP为控制核心的运动控制系统的分析，设计了基于DSP控制技术的全向移动平台控制系统方案，并对相关功能进行分析。本文主要以TI公司生产的TMS320F28335 DSP为控制核心，以CDS5516电机为直接控制对象，结合传感器实现控制系统闭环控制。在移动平台控制系统硬件设计中，主要对DSP核心板外围的硬件电路模块进行设计，并使用protel DXP软件画出了PCB原理图，最终建立完整的运动控制系统。在软件编程部分，本文使用CCS3.3编程软件对控制系统进行编程与调试，并用示波器显示出了所需要的PWM脉冲信号。关键词全向移动机器人；控制系统；数字信号处理器；PWM信号Abstract
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 研究内容 3
第二章 全向移动平台控制系统方案设计 4
2.1 全向移动平台组成 4
2.1.1 移动平台主体 5
2.1.2 车载系统 5
2.2 控制系统方案设计 6
2.2.1 基于DSP的典型控制系统 6
2.2.2 运动控制系统方案设计 7
2.3 DSP选型 9
2.3.1 DSP选择 10
2.3.2 TMS320F28335芯片 11
2.4 电机选型 14
2.4.1 电机选择 14
2.4.2 CDS5516舵机 14
2.5 本章小结 16
第三章 控制系统硬件电路设计 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.1 电源电路设计 18
3.2 时钟电路设计 20
3.3 复位电路设计 20
3.4 接口电路设计 21
3.4.1 JTAG接口电路 21
3.4.2 GPIO接口电路 22
3.5外扩存储电路设计 22
3.5.1 外扩RAM电路设计 22
3.5.2 外扩FLASH电路设计 23
3.6 串行通讯电路设计 24
3.7 电机驱动电路设计 25
3.8 DSP引脚扩展电路 26
3.9 控制系统总电路图 27
3.10 本章小结 27
第四章 控制系统软件编程与分析 28
4.1 CCS软件介绍 28
4.1.1 系统开发环境的组成 29
4.1.2 软件开发工具 30
4.2 CCS3.3软件编程与分析 31
4.2.1 配置文件 31
4.2.2主要功能模块程序与分析 34
4.3 本章小结 39
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
附 录 A 控 制 系 统 总 电 路 图 44
绪论
1.1 选题的目的和意义
近年来，机电控制技术的快速发展，推动人们对移动机器人的研究与应用，越来越多的移动机器人应用于我们的生活中,许多机电一体化产品的研发，促进了人们对机器人的不断探索与发展。以移动机器人来说，在80年代之后，许多国家都进行探索与研发。比如我国研发的智能移动机器人CASIAI、智能机器人公司研究出的SR4、以及美国探测车“勇气号”等，换句话来说，这些也代表了每个国家移动机器人的研究水平。移动机器人是集机械，电子，控制于一身的产品，最近几年发展迅速，代表了机电一体化最高成果。目前，移动机器人的种类有许多，如车轮式、履带式、躯干式等，移动机构的多样性也适应了不同工作环境的要求。其中轮式移动机器人的优点是最突出的，并逐渐成为机器人的重要组成部分。轮式移动机器人具有结构简单、运动平稳、速度快、控制简单等优点，但它的缺点是它只能应用于平坦的地面上。当然，机器人在各个领域的应用也是越来越普及，比如在工业方面的搬运机器人；在生活方面的娱乐机器人；在航空航天方面的探测车机器人等等，除此之外，由于人类的发展现在向着太空和海洋进军，对移动机器人全向移动能力、自动壁障方面也提出了更高的要求。所谓的全向移动，是指机器人能够根据它目前所面临的环境和自身状态做出相应调整，使自身能够躲避障碍而向目标移动，这需要其控制系统具有很高的要求。而本文中也将采用一种新型的控制技术DSP技术来作为移动机器人的控制核心。
DSP是数字信号处理器的简称，当今社会正在向数字化方向发展，DSP正是推动手段。从上世纪60年代初，DSP开始替代传统的模拟信号处理器，而且被广泛应用在多个领域。数字信号处理器，顾名思义，它是以数字的方式对信号进行采集，变换以及处理等等，从而满足设计需要。傅立叶变换的发展同时推动DSP技术的发展。与传统的模拟信号器对比，数字信号处理器具有抗干扰能力强、稳定性高、运算速度快、接口方便、编程便利、精度高、集成方便等优点，所以现在大多数的控制采用DSP控制技术实现。而随着DSP在电机控制方面发展的更加完善，现在已经可以做出性能高、体积小、能耗低的控制器，用DSP作为移动机器人控制核心是很有必要的。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
移动机器人技术经历了很长的发展时间[1]。从上世纪60年代开始，Nils Nilssen和Charles Roesn等人着手对机器人的研究，在10几年的努力后，名为Shakey的机器人被成功研发[2]。20世纪70年代后期，移动机器人的研究进入了一个新的阶段，在同一时期，各种研究都迅速发展起来，尤其是在1985年左右，全世界都投入精力对机器人进行研究与生产[3]。全球许多著名的公司，比如美国通用电气、日本本田、索尼等开始致力于移动机器人平台的研究，这些加快对移动机器人多种方向研究的速度。例如，对轮式机器人：以机器人为代表的智能公司独立开发的SR4移动机器人，这主要是基于Linux系统的移动机器人；美国航天局研发的著名的火星登陆车“勇气号”等[4]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 研究内容 3
第二章 全向移动平台控制系统方案设计 4
2.1 全向移动平台组成 4
2.1.1 移动平台主体 5
2.1.2 车载系统 5
2.2 控制系统方案设计 6
2.2.1 基于DSP的典型控制系统 6
2.2.2 运动控制系统方案设计 7
2.3 DSP选型 9
2.3.1 DSP选择 10
2.3.2 TMS320F28335芯片 11
2.4 电机选型 14
2.4.1 电机选择 14
2.4.2 CDS5516舵机 14
2.5 本章小结 16
第三章 控制系统硬件电路设计 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.1 电源电路设计 18
3.2 时钟电路设计 20
3.3 复位电路设计 20
3.4 接口电路设计 21
3.4.1 JTAG接口电路 21
3.4.2 GPIO接口电路 22
3.5外扩存储电路设计 22
3.5.1 外扩RAM电路设计 22
3.5.2 外扩FLASH电路设计 23
3.6 串行通讯电路设计 24
3.7 电机驱动电路设计 25
3.8 DSP引脚扩展电路 26
3.9 控制系统总电路图 27
3.10 本章小结 27
第四章 控制系统软件编程与分析 28
4.1 CCS软件介绍 28
4.1.1 系统开发环境的组成 29
4.1.2 软件开发工具 30
4.2 CCS3.3软件编程与分析 31
4.2.1 配置文件 31
4.2.2主要功能模块程序与分析 34
4.3 本章小结 39
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
附 录 A 控 制 系 统 总 电 路 图 44
绪论
1.1 选题的目的和意义
近年来，机电控制技术的快速发展，推动人们对移动机器人的研究与应用，越来越多的移动机器人应用于我们的生活中,许多机电一体化产品的研发，促进了人们对机器人的不断探索与发展。以移动机器人来说，在80年代之后，许多国家都进行探索与研发。比如我国研发的智能移动机器人CASIAI、智能机器人公司研究出的SR4、以及美国探测车“勇气号”等，换句话来说，这些也代表了每个国家移动机器人的研究水平。移动机器人是集机械，电子，控制于一身的产品，最近几年发展迅速，代表了机电一体化最高成果。目前，移动机器人的种类有许多，如车轮式、履带式、躯干式等，移动机构的多样性也适应了不同工作环境的要求。其中轮式移动机器人的优点是最突出的，并逐渐成为机器人的重要组成部分。轮式移动机器人具有结构简单、运动平稳、速度快、控制简单等优点，但它的缺点是它只能应用于平坦的地面上。当然，机器人在各个领域的应用也是越来越普及，比如在工业方面的搬运机器人；在生活方面的娱乐机器人；在航空航天方面的探测车机器人等等，除此之外，由于人类的发展现在向着太空和海洋进军，对移动机器人全向移动能力、自动壁障方面也提出了更高的要求。所谓的全向移动，是指机器人能够根据它目前所面临的环境和自身状态做出相应调整，使自身能够躲避障碍而向目标移动，这需要其控制系统具有很高的要求。而本文中也将采用一种新型的控制技术DSP技术来作为移动机器人的控制核心。
DSP是数字信号处理器的简称，当今社会正在向数字化方向发展，DSP正是推动手段。从上世纪60年代初，DSP开始替代传统的模拟信号处理器，而且被广泛应用在多个领域。数字信号处理器，顾名思义，它是以数字的方式对信号进行采集，变换以及处理等等，从而满足设计需要。傅立叶变换的发展同时推动DSP技术的发展。与传统的模拟信号器对比，数字信号处理器具有抗干扰能力强、稳定性高、运算速度快、接口方便、编程便利、精度高、集成方便等优点，所以现在大多数的控制采用DSP控制技术实现。而随着DSP在电机控制方面发展的更加完善，现在已经可以做出性能高、体积小、能耗低的控制器，用DSP作为移动机器人控制核心是很有必要的。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
移动机器人技术经历了很长的发展时间[1]。从上世纪60年代开始，Nils Nilssen和Charles Roesn等人着手对机器人的研究，在10几年的努力后，名为Shakey的机器人被成功研发[2]。20世纪70年代后期，移动机器人的研究进入了一个新的阶段，在同一时期，各种研究都迅速发展起来，尤其是在1985年左右，全世界都投入精力对机器人进行研究与生产[3]。全球许多著名的公司，比如美国通用电气、日本本田、索尼等开始致力于移动机器人平台的研究，这些加快对移动机器人多种方向研究的速度。例如，对轮式机器人：以机器人为代表的智能公司独立开发的SR4移动机器人，这主要是基于Linux系统的移动机器人；美国航天局研发的著名的火星登陆车“勇气号”等[4]。
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