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ARM全自動(dòng)機械控制的模塊設計論文
摘要：本文設計的全自動(dòng)機械控制模塊采用了實(shí)時(shí)采集傳感器信號分析及智能分析外部環(huán)境、路徑信息、自動(dòng)方向控制及速度調節等技術(shù)�？刂颇K具有實(shí)時(shí)畫(huà)面傳輸能力，人機交互能力，道路識別能力，能與GPS導航實(shí)時(shí)交換數據，能自動(dòng)識別道路，并可以根據路面情況實(shí)時(shí)調整行走速度和角度。
關(guān)鍵詞：模塊設計;ARM;自動(dòng)控制
農用機常用于我們的家庭、農業(yè)產(chǎn)區。農用機為我們的生活帶來(lái)了很多便利。然而很多家庭使用的機械都是簡(jiǎn)單的機械結構全依靠人來(lái)操，在現有的農用機械當中，不管多么小型或者大型甚至價(jià)格昂貴的機器，都沒(méi)有一套自動(dòng)控制的裝置，這樣雖然節省了大量人力但是也需要人來(lái)操作，機械化的應用越來(lái)越普遍，同時(shí)需要的人力也就越多。本實(shí)用新型設計的一種全自動(dòng)機械控制模塊，并能根據使用者的命令及現場(chǎng)實(shí)時(shí)信號采集，自主控制機械和給使用者提示。給人們的生活帶來(lái)便利，保證了使用者的最大利益。
1系統簡(jiǎn)介
本文設計的全自動(dòng)機械控制系統包括：主機處理單元、電源電路單元、傳感器單元、照明單元、尋跡導航單元、驅動(dòng)單元、執行單元、實(shí)時(shí)圖像傳輸單元和人機交互單元、報警單元以及液晶顯示單元。其特征在于：所述的主機處理單元經(jīng)由電源電路單元給主機處理單元供電，所述的主機處理單元的信號輸出端與顯示、報警單元和驅動(dòng)，執行以及實(shí)時(shí)圖像回傳單元連接，所述的主機處理單元將檢測到所有信號進(jìn)行識別處理，所述的傳感器單元和尋跡導航單元連接到主機處理單元。其中人機交互模塊完成如下功能：通過(guò)主控模塊接收從GPS上發(fā)來(lái)的路徑、里程等信息，經(jīng)微處理器處理后利用串口發(fā)送到顯示屏上進(jìn)行顯示。當我們需要進(jìn)行操作時(shí)可以在手機上面規劃一下目的地，通過(guò)手機啟動(dòng)控制系統，進(jìn)而控制機器的所有操作。
2系統設計方案
針對系統中驅動(dòng)、傳輸等關(guān)鍵模塊進(jìn)行方案對比論證。
2.1電機的選擇與論證
方案1：采用直流減速電機作為該系統的驅動(dòng)電機。直流減速電機轉動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便，很容易實(shí)現PWM調速且調速范圍寬、低速性能好。方案2：采用步進(jìn)電機作為該系統的驅動(dòng)電機。步進(jìn)電機對距離和轉向定位精確，但輸出力矩較低且轉速較高時(shí)會(huì )急劇下降。綜合考慮農機對負載、速度、運動(dòng)精度等方面的要求，選定直流減速電機。
2.2電機驅動(dòng)方案的選擇與論證
方案1：采用繼電器對電機的開(kāi)和關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對電機的速度進(jìn)行調整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，實(shí)現容易；缺點(diǎn)是繼電器的響應速度慢、機械結構易損壞、壽命較短。方案2：采用H型脈沖寬度調制（PWM）全橋式驅動(dòng)電路。通過(guò)PWM脈寬調制的方法實(shí)現對執行機構速度的控制。調速特性?xún)?yōu)良、調速范圍廣、過(guò)載能力大，可以實(shí)現頻繁的快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉。H型全橋式電路降低了實(shí)現轉速和方向控制的復雜性。方案3：采用DSP芯片，配以電機控制所需要的外圍功能電路，通過(guò)數控電壓源調節電機運行速度，實(shí)現控制物體的運動(dòng)軌跡。該方案優(yōu)點(diǎn)是體積小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高。但系統軟硬件復雜、成本高。通過(guò)綜合比較分析，方案2可以較好的滿(mǎn)足設計的需求。
2.3電源的選擇
方案1：鋰離子電池循環(huán)使用壽命長(cháng)達2000次，比能量高150Wh/kg，充電時(shí)間短2～4h，充放電電能轉換效率可大于97%，體積小、重量輕，但價(jià)格較高。方案2：鉛酸蓄電池循環(huán)使用壽命長(cháng)達900次，比能量低40Wh/kg，充電時(shí)間一般在8h以上，充放電電能量轉換效率約為80%左右，體積大、重量重，續航時(shí)間短，但價(jià)格較低。綜合考慮，選擇方案1配合太陽(yáng)充電器作為控制電路及其他電路的能源。
2.4實(shí)時(shí)畫(huà)面傳輸模塊的選擇
采用3G無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻系統運行中的車(chē)輛安裝3G無(wú)線(xiàn)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )攝像機，外接4個(gè)攝像頭，車(chē)載攝像機通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )對車(chē)的圖像進(jìn)行回傳至監控中心完成實(shí)時(shí)監控。
3硬件設計
控制器模塊采用ST公司的一片ARM芯STR710FZT6，電機驅動(dòng)采用專(zhuān)用芯片L298N。電機驅動(dòng)芯片L298N由6個(gè)I/O口經(jīng)4個(gè)與門(mén)輸出的4路信號來(lái)控制兩電機，電路如圖1所示，其中I/O口P1.2與P1.7是定時(shí)器1和3的輸出端，用來(lái)產(chǎn)生PWM波；P2.2、P2.3、P2.4、P2.5是普通I/O口，用來(lái)控制電機運動(dòng)的方向。測速模塊主要由ST168芯片完成，每個(gè)輪上一個(gè)，每塊芯片僅需一個(gè)I/O口來(lái)記錄脈沖數。四個(gè)輪對應的I/O口分別是P2.14、P2.15、P2.0、P2.1，其電路如圖2所示。超聲波模塊分為發(fā)射端與接收端，其中接收端的I/O口具有外部中斷功能。當接收到信號，MCU就會(huì )觸發(fā)中斷，通過(guò)記錄時(shí)間間隔可以計算出距離障礙物的距離。
4結論
本文結合執行機構及工作環(huán)境對控制模塊進(jìn)行了方案設計和硬件設計，在原有機械模塊的基礎上對控制方式進(jìn)行了設計，使得系統的自動(dòng)化程度提高，能更好地適應現代化農業(yè)種植的需要。
參考文獻
[1]楊永輝.智能小車(chē)的多傳感器數據融合[J].現代電子技術(shù),2005(6):3-6.
[2]張立.電動(dòng)小車(chē)的循跡[J].電子世界,2004(6):45.
[3]卓晴,王磊.基于面陣CCD的賽道參數檢測方法[J].電子產(chǎn)品世界,2006,18(7):143-145.
[4]郁有文.傳感器原理及應用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.
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