RFID導購呆板人導貼片電容航與節制系統的設計

【IT168 信息化】

    1媒介：

跟著科學技能成長和人民糊口程度提高，呆板人已經開始進入了人們的糊口中。這個時代的光降，呈現了各類新型呆板人，如清掃呆板人、安防呆板人。移動呆板人的最重要的部門之一：導航系統，越發引起呆板人規模的存眷。呆板人導航系統對很多呆板人應用規模至關重要如：智能客棧，超市導購，家用呆板人，自動化圖書館，智能醫院等。較量普遍的是尋線呆板人。作者在讀研期間，多次介入這類呆板人角逐和設計。實際設計中發明：因為受到牢靠線的限制，這種體系并不能實現真正意義上的全方位的自主運行。別的，這種要領受到光的影響很大，不能實際的應用與糊口中。線在地表也會影響地面雅觀。在顛末充實的文獻查找和思考后提出了一種新的呆板人導航系統，把RFID，地磁感到，DSP等技能融合。舉辦了實際的系統硬軟件設計和不變性測試。

2 導航硬件系統：

我們開拓的硬件系統主要由：DSP焦點板,RFID板,系統主板，電子羅盤，驅動板組成。

2.1 DSP焦點板

我們自行設計的DSP系統回收TMS320F2812為焦點，2812是TI公司的一款用于節制的高機能、多成果、高性價比的32位定點DSP芯片。焦點回收高速的處理懲罰機，主要是思量今后對付系統的二次開拓。以及利便算法的移植。指令系統最高可在150MHZ主頻下事情，并帶有18k的0期待周期片上SRAM和128k片上存取時間為36ns FLASH。其片上外設主要包羅ADC、雙SCI、SPI、McBSP、eCAN等，并帶有事件打點模塊（EVA、EVB），別離包羅6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位按時器。個中的雙SCI可以一路接傳感器一路接PC實時輸出調試信息。16位的PWM可以實現風雅的調速。CAP等利便了與傳感器的接口。最大輸入為3V的16路、12位,轉換時間為80ns的ADC可以同時接16路間隔傳感器。2812擁有16×16位雙乘法累加器，可覺得處理懲罰射頻和地磁偏向信號提供足夠的處理懲罰速度。由于2812焦點電壓（1.8V）和起振頻率的非凡性，此焦點板回收無源晶振。

焦點板回收TPS767D318雙路輸出低壓降LDO。提供雙電源，擔保了焦點電壓1.8V的不變供應。TPS767D318有高速的瞬態響應，專用于DSP，最大可以提供1A的電流?？梢詫崿F對IO和焦點的分時復位。有上電復位成果，低壓掩護成果，其復位延遲時間為200ms。有過熱掩護成果。最大功率計較可以用式1計較。

    個中TJMAX是最大答允溫度，按照履歷一般TPS767D318為125度閣下。TA是情況溫度。 RθJA是毗連阻抗。對付28管腳凡是為27.9°C/W。實際的功耗可由式2計較，個中VI和VO別離為輸入輸出電壓，IO為輸出電流。

    

    在外圍電壓濾波方面回收多級坦電容（104和220uF）并聯的方法。這樣的設計可以發生低ESR的結果。按照履歷，在頻域，104能極大的濾除高頻滋擾，而220uF可以或許最佳水平的低落電壓的低頻滋擾。

2.2 系統主板與傳感模塊

關于電源，系統回收12V鋰電池供電， 10UF 25V，回收三規則電壓調理器調理電壓。內部集樂成率掩護。輸出電流可以到達1A。輸入耐壓可以達到30V。提供充電接口，通過開關舉辦節制，電路板上留有接口,可以對鋰電池舉辦充電。

定位裝置回收射頻技能（RFID）。RFID已經成為一個熱門的技能。最近沃爾瑪通過了一項"要求其前100家供給商在2005年1月之前向其配送中心發送貨盤和包裝箱時利用RFID技能，2006年后慢慢在單件商品中利用這項技能"的決策。從信息通報的根基道理來說，射頻識別技能在低頻段基于變壓器耦合模子(低級與次級之間的能量通報及信號通報)，在高頻段基于雷達探測方針的空間耦合模子(雷達發射電磁波信號遇到方針后攜帶方針信息返回雷達吸收機)。最根基的RFID系統由三部門構成：標簽、閱讀器、天線。按浸染間隔可分為密耦合卡(浸染間隔小于1厘米)、近耦合卡(浸染間隔小于15厘米)、疏耦合卡(浸染間隔約1米)和遠間隔卡(浸染間隔從1米到10米，甚至更遠)。本系統回收近耦合卡。射頻模塊與2812的SCIA口舉辦通訊。通過對數據流舉辦解碼，判定呆板人的位置。

接著是紅外避障模塊。一般呆板人的避障可以回收紅外反射的要領，這在呆板人角逐中較量普遍。GPIO節制紅外線的發射，然后假如碰著障礙物會反射返來，吸收管子收到光澤后引起電阻變革，檢測其電阻變革就可以判定是否有障礙物了?？墒沁@種要領容易受到光噪聲的滋擾。所以間隔較量近，一般只能到達2-3cm。本人在多次角逐中，顛末查資料和研究，提出了一種利用尺度高頻信號38KHZ的紅外線舉辦障礙的探測的電路。因為利用高頻信號和高頻運放，有了必然的抗滋擾本領，同時探測的間隔的最大提高到8cm。首先，通過555發射紅外線。接著，信號通過紅外吸收管后顛末隔直電容，送入高頻運放LM318N，如圖4。然后，顛末50倍的放大。如圖5和圖6。

    LM567是鎖相環電路， 8腳雙列直插封裝。第5、6腳外接的電阻和電容抉擇了內部壓控振蕩器的中心頻率。1、2腳凡是別離通過一個電容器接地，發生輸出濾波網絡和環路單級低通濾波網絡。2腳接的電容抉擇鎖相環路的捕獲帶寬：電容值越大，環路帶寬越窄。壓控振蕩器的中心頻率和濾波帶寬可由式子3和式子4抉擇。

    然后是電子羅盤模塊。CMPS03 電子羅盤是平面角度傳感器。通過檢測當前傳感器與地球磁場直接的角度，電子羅盤可以得到判別率為0.1度的絕對旋轉角度。這個電子羅盤模塊是專門為呆板人而制造，目標為了給呆板人提供符合的偏領導航信號。對付任何偏向，都可以生成唯一無二的編碼。該傳感器利用PHILIPS的KMZ51地磁感到芯片，其精度很高。有兩種輸出方法，第一種：I2C方法，由Pin2(SCL)和Pin3(SDA)輸出。Pin7和Pin5必需懸空。Pin6用來舉辦校正。這些管腳都接到主板上，由于模塊是5V供電，而DSP是3.3V所以還需要用74LVC245舉辦電平轉換。通過2812的GPIOB通過Pin6對系統舉辦校正。校正只需要做一次，因為數據會生存在電子羅盤中的PIC單片機的EEPROM。第6腳有一個上拉電阻。舉辦校正只需要通過GPIO給Pin6一個負相脈沖，并且因為有上拉電阻，所以，此管腳與系統斷開也是可以的。