RFID导购呆板人导贴片电容航与节制系统的设计

【IT168 信息化】

    1媒介：

跟着科学技能成长和人民糊口程度提高，呆板人已经开始进入了人们的糊口中。这个时代的光降，呈现了各类新型呆板人，如清扫呆板人、安防呆板人。移动呆板人的最重要的部门之一：导航系统，越发引起呆板人规模的存眷。呆板人导航系统对很多呆板人应用规模至关重要如：智能客栈，超市导购，家用呆板人，自动化图书馆，智能医院等。较量普遍的是寻线呆板人。作者在读研期间，多次介入这类呆板人角逐和设计。实际设计中发明：因为受到牢靠线的限制，这种体系并不能实现真正意义上的全方位的自主运行。别的，这种要领受到光的影响很大，不能实际的应用与糊口中。线在地表也会影响地面雅观。在颠末充实的文献查找和思考后提出了一种新的呆板人导航系统，把RFID，地磁感到，DSP等技能融合。举办了实际的系统硬软件设计和不变性测试。

2 导航硬件系统：

我们开拓的硬件系统主要由：DSP焦点板,RFID板,系统主板，电子罗盘，驱动板组成。

2.1 DSP焦点板

我们自行设计的DSP系统回收TMS320F2812为焦点，2812是TI公司的一款用于节制的高机能、多成果、高性价比的32位定点DSP芯片。焦点回收高速的处理惩罚机，主要是思量今后对付系统的二次开拓。以及利便算法的移植。指令系统最高可在150MHZ主频下事情，并带有18k的0期待周期片上SRAM和128k片上存取时间为36ns FLASH。其片上外设主要包罗ADC、双SCI、SPI、McBSP、eCAN等，并带有事件打点模块（EVA、EVB），别离包罗6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位按时器。个中的双SCI可以一路接传感器一路接PC实时输出调试信息。16位的PWM可以实现风雅的调速。CAP等利便了与传感器的接口。最大输入为3V的16路、12位,转换时间为80ns的ADC可以同时接16路间隔传感器。2812拥有16×16位双乘法累加器，可觉得处理惩罚射频和地磁偏向信号提供足够的处理惩罚速度。由于2812焦点电压（1.8V）和起振频率的非凡性，此焦点板回收无源晶振。

焦点板回收TPS767D318双路输出低压降LDO。提供双电源，担保了焦点电压1.8V的不变供应。TPS767D318有高速的瞬态响应，专用于DSP，最大可以提供1A的电流。可以实现对IO和焦点的分时复位。有上电复位成果，低压掩护成果，其复位延迟时间为200ms。有过热掩护成果。最大功率计较可以用式1计较。

    个中TJMAX是最大答允温度，按照履历一般TPS767D318为125度阁下。TA是情况温度。 RθJA是毗连阻抗。对付28管脚凡是为27.9°C/W。实际的功耗可由式2计较，个中VI和VO别离为输入输出电压，IO为输出电流。

    

    在外围电压滤波方面回收多级坦电容（104和220uF）并联的方法。这样的设计可以发生低ESR的结果。按照履历，在频域，104能极大的滤除高频滋扰，而220uF可以或许最佳水平的低落电压的低频滋扰。

2.2 系统主板与传感模块

关于电源，系统回收12V锂电池供电， 10UF 25V，回收三规则电压调理器调理电压。内部集乐成率掩护。输出电流可以到达1A。输入耐压可以达到30V。提供充电接口，通过开关举办节制，电路板上留有接口,可以对锂电池举办充电。

定位装置回收射频技能（RFID）。RFID已经成为一个热门的技能。最近沃尔玛通过了一项"要求其前100家供给商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时利用RFID技能，2006年后慢慢在单件商品中利用这项技能"的决策。从信息通报的根基道理来说，射频识别技能在低频段基于变压器耦合模子(低级与次级之间的能量通报及信号通报)，在高频段基于雷达探测方针的空间耦合模子(雷达发射电磁波信号遇到方针后携带方针信息返回雷达吸收机)。最根基的RFID系统由三部门构成：标签、阅读器、天线。按浸染间隔可分为密耦合卡(浸染间隔小于1厘米)、近耦合卡(浸染间隔小于15厘米)、疏耦合卡(浸染间隔约1米)和远间隔卡(浸染间隔从1米到10米，甚至更远)。本系统回收近耦合卡。射频模块与2812的SCIA口举办通讯。通过对数据流举办解码，判定呆板人的位置。

接着是红外避障模块。一般呆板人的避障可以回收红外反射的要领，这在呆板人角逐中较量普遍。GPIO节制红外线的发射，然后假如碰着障碍物会反射返来，吸收管子收到光泽后引起电阻变革，检测其电阻变革就可以判定是否有障碍物了。可是这种要领容易受到光噪声的滋扰。所以间隔较量近，一般只能到达2-3cm。本人在多次角逐中，颠末查资料和研究，提出了一种利用尺度高频信号38KHZ的红外线举办障碍的探测的电路。因为利用高频信号和高频运放，有了必然的抗滋扰本领，同时探测的间隔的最大提高到8cm。首先，通过555发射红外线。接着，信号通过红外吸收管后颠末隔直电容，送入高频运放LM318N，如图4。然后，颠末50倍的放大。如图5和图6。

    LM567是锁相环电路， 8脚双列直插封装。第5、6脚外接的电阻和电容抉择了内部压控振荡器的中心频率。1、2脚凡是别离通过一个电容器接地，发生输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。2脚接的电容抉择锁相环路的捕获带宽：电容值越大，环路带宽越窄。压控振荡器的中心频率和滤波带宽可由式子3和式子4抉择。

    然后是电子罗盘模块。CMPS03 电子罗盘是平面角度传感器。通过检测当前传感器与地球磁场直接的角度，电子罗盘可以得到判别率为0.1度的绝对旋转角度。这个电子罗盘模块是专门为呆板人而制造，目标为了给呆板人提供符合的偏领导航信号。对付任何偏向，都可以生成唯一无二的编码。该传感器利用PHILIPS的KMZ51地磁感到芯片，其精度很高。有两种输出方法，第一种：I2C方法，由Pin2(SCL)和Pin3(SDA)输出。Pin7和Pin5必需悬空。Pin6用来举办校正。这些管脚都接到主板上，由于模块是5V供电，而DSP是3.3V所以还需要用74LVC245举办电平转换。通过2812的GPIOB通过Pin6对系统举办校正。校正只需要做一次，因为数据会生存在电子罗盘中的PIC单片机的EEPROM。第6脚有一个上拉电阻。举办校正只需要通过GPIO给Pin6一个负相脉冲，并且因为有上拉电阻，所以，此管脚与系统断开也是可以的。