文档介绍：嵌入式智能小车
作者:欧阳剑飞
单位:江西理工大学(邮编:3421000)
E-mail:oyjf0606@
摘要:本文给出一种基于ARM的智能小车的设计方案,小车以NXP公司生产的LPC2138作为主控芯片,控制包括无线、语音、液晶显示、电机驱动、键盘显示、激光传感、金属探测等模块,实现程控点流水灯、程控播放音乐、寻迹、扫雷等功能。
关键词:智能小车;嵌入式;无线通信;语音;液晶显示;键盘显示。
智能小车是在动态不确定环境下对人工智能的考验,是以各种工控目的为载体的高科技对抗,是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段,同时也是展示高科技水平的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。智能小车的研究融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等多学科的研究成果,反映出一个国家信息与自动化技术的综合实力。所以本论文对智能小车的研究意义重大。
智能小车硬件设计总体框图
主控器
本系统应要求系统的实时性较强,所以选择的MUC必须要有足够高的运行频率,否则会造成上位机发送的命令,下位机接收不到的情况发生,智能小车失控的现象发生。基于以上原因,系统采用的MUC为LPC2138,LPC2138是以ARM7为内核的微控制器,具有运算频率高,功能强,I/O口丰富等优点。
电源模块
任何电子系统都少不了电源的支持。电源可以看成是电子系统的心脏。电源只有给系统的电路提供持续的、稳定的能量,这样电子系统才能正常的工作。在一个电子系统中电源的好坏直接影响到整个系统的稳定性,并在一定程度上影响整个系统的功耗。常用的集成稳压芯片有78XX系列和79XX系列。它们是利用串联负反馈来稳定输出电压的,性能较好。如图 3–1所示为本系统的一级电源电路。
图 Error! No text of specified style in document.–1 系统电源1
本系统主要靠锂电池供电,锂电性能优良,体积小、重量轻、电密度高,也就是说同样重量和体积下锂电池的容量可以做得很大,很适合在本系统中使用。
无线通信
本系统使用的无线通信模块以nRF2401射频收发芯片为核心,加上一些外围电路设计出来的。nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器,功率放大器等功能模块,需要很少的外围元件,因此使用起来非常方便。它提供了一路的数据发送和两路的数据接收功能。
,数据发送速率可在0~1Mbps之间任意选择,~ ISM频段,芯片能耗非常低,以-5dBm 的功率发射时,,接收时工作电流只有18mA,多种低功率工作模式,节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线,同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合,如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控***、遥控玩具等。芯片封装如图 3–2所示。
图 Error! No text of specified style in document.–2 nRF2401A芯片封装图
nRF2401A引脚详细说明如表 3–1所示。
表 Error! No text of specified style in document.–1 nRF2401引脚说明
引脚
名称
引脚功能
描述
1
CE
数字输入
使nRF2401工作于接收或发送状态
2
DR2
数字输出
频道2接收数据准备好
3
CLK2
数字I/O
频道2接收数据时钟输入/输出
4
DOUT2
数字输出
频道2接收数据
5
CS
数字输入
配置模式的片选端
6
DR1
数字输出
频道1接收数据准备好
7
CLK1
数字I/O
频道1接收数据时钟输入/输出
8
DATA
数字I/O
频道1接收/发送数据端
9
DVDD
电源
电源的正数字输出
10
VSS
电源
电源地
11
XC2
模拟输出
晶振2
12
XC1
模拟输入
晶振1
13
VDD_PA
电源输出
14
ANT1
天线
天线接口1
15
ANT2
天线
天线接口2
16
VSS_PA
电源
电源地
17
VDD
电源
电源正端
18
VSS
电源
电源地
19
IREF
模拟输入
模数转换的外部参考电压
20
VSS
电源
电源地
21
VDD
电源
电源正端
22
VSS
电