越障小车的控制系统硬软件设计称重设备

越障小车的控制系统硬软件设计

越障小车的控制系统硬软件设计 2012年09月28日 来源： 控制系统的硬件设计 本文使用了高效、控制性能优越的无刷直流电动机作为各运动单元的伺服电动机，从而进一步提了小车的驱动效果。各个伺服电动机通过独立的伺服单元控制器控制运行。经综合比较，选用了微芯公司的高性能数宁信号控制器dsPIC30f401 1作为各伺服单元控制器及主控制器的控制芯片，该处理器采用了改进的哈佛架构，CPU内核集成了DSP引擎，具有丰富的外围接口设备模块和快速的中断处理能力，速度高达30 MIPSHl，完全满足本设计的要求。功率驱动部分选用了六输出IR2130驱动芯片，IR21 30足IR公司推出的高压集成驱动器，有六路输入输出信号且只需要一路控制电源，由于选用的伺服电机足三相无刷直流电动机，这样每个运动单元的伺服控制器只需要一片驱动芯片，从而硬件结构得到了简化，系统的整体可靠性得到进一步提升。 通过软件编程使控制器输出一定频率的方波号提供给超声波换能器，使用了74LS04对其进行功率放大以扩大测距范围。选用集成芯片CX201 06设计了具有较高增益和信噪比的超声波接收电路，能够有效地接收并识别超声回波，CX20 106是一款应用广泛的红外线检波接收专用芯片，具有功能强、性能优越、外围接口简单、成本低等优点。 控制终端和车载主控制器之间使用串口UART通讯，主控制器和运动单元控制器之间通过可靠性高、抗十扰能力强的CAN总线通讯。选用了PAC82C250收发器作为CAN控制器和CAN总线之间的接口，提高了对总线的差动收发能力。根据使用的无刷直流电动机的规格，选用了sT公司的MOSFET STP80NFl0作为功率开关管，设计了三相桥式逆变器，并且设计了静电吸收电路和RCD缓冲电路对功率开关管进行保护。 控制系统的软件设计 车载主控制器的任务足从串口接收控制终端的命令然后通过CAN总线发送给各个运动单元控制器。其软件部分由主程序和CAN中断服务程序组成。主程序中首先配置了处理器的相关寄存并对相关模块进行了初始化，然后等待传递控制终端的命令和下位机发来的位置、速度等参数。 各个运动单元控制器接收主控制器的运动指令并调制PWM脉宽从而控制无刷直流电机运行。主函数中首先配置端口输入输出方向，初始化全局变量，调用各模块初始化函数，并使能模块，然后进入死循环。死循环中不断检测是否需要解包数据，清看门狗并点亮LED指示工作状态。 无刷直流电动机的闭环控制和换向工作是在PWM中断程序中完成的。当PWM中断被触发时，根据本次和上次HALL信号值，控制各路PWM输出的开关状态；根据日标值和反馈值之间的误差，调用PID计算子函数计算控制输出，进行占空比限幅，更新正在工作的两路PWM占空比寄存器。

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