王顺利 王景夏 石宇 辛绍杰
【摘要】自动避障寻迹机器人能够在复杂的路况下精确地完成指定工作。介绍了所设计的基于摄像头智能识别路径的机器人的组成，完成了基于单片机的电控系统硬件的设计，采用C语言编写控制系统的软件。该机器人的试验证明，应用该电控系统的机器人较好地完成了预期功能。
【关键词】电控系统;自动循迹;无线视频;C语言
自动避障寻迹机器人主要由机械系统、电控系统及其软件、摄像系统、电源系统等组成。该机器人采用摄像头采集数据，精确度高，采集快，很好实现了系统的功能要求。
1.电控系统硬件设计
电控系统主要包括：电源电路，电机驱动电路，主控电路和遥控电路等。电控系统硬件的设计采用飞思卡尔公司的S12XS128芯片。该芯片有8路AD，2路串口通信和8路PWM。运行时钟可以超频到64MHz，完全可以满足系统的需求。
电控系统中，S12芯片需要5V电压和200mA电流;舵机的供电电压为5V，电流为200mA;直流电机需要直接接电压7.2V，电流800mA的电源。系统选用电压7.2V、功率1200mAh的锂电池供电;稳压芯片采用两片LM7805芯片提供5V电压，一路为舵机供电，另一路为其他模块供电，电源电路如图1所示。
图1 LM7805电路图
所设计的无线传输电路由单片机，车载无线接收发器和电脑端无线收发器组成，采用RS232通讯协议传输数据。无线传输收发器采用汇睿微通公司的XLTTL-USB串口转USB接口和XL02-232API模块组成。
电机驱动电路采用智能功率芯BTS7960芯片，该芯片是应用于电机驱动的电流半桥高集成芯片，它带有一个P沟道的高边MOSEFT，一个N沟道的底边MOSFET和一个驱动IC，工作电压5.5V-27.5V，最大驱动电流43A，工作频率25KHz，在本电路设计中，直流电机工作电压7.2V，电流1A，工作频率25KHz，2块BTS7969芯片组成一个全桥电路，控制电机的正反转。驱动电路如图2所示。
图2 电机驱动电路图
无线摄像头采用诺维安CC321型号的USB无线摄像头。其发射频率可以在2414MHz，2432MHz，2450MHz，2468MHz之间选择，传输距离为100米。可以满足本系统的要求。接收器为该摄像头专陪的接收器。
2.软件设计
电控系统的软件使用C语言编写，调试程序使用LABVIEW编写。
2.1 下位机采集程序
系统的单片机程序选用C语言编写。下位机程序主要完成对舵机的转向控制，直流电机的速度控制，以及同上位机的串口通讯。
图3 视频采集程序
单片机上电复位后，单片机进行系统初始化，引脚初始化，之后进入电机舵机控制程序，串口通讯程序，当前命令修改程序在串口中断里完成。下位机程序接收的命令主要是前进，后退，左转和右转。
2.2 上位机调试程序
视频采集程序采用LabVIEW vision模块。首先使用IMAQ USB Enumerrate Cameras VI选择视频设备，然后使用IMAQ Create程序建立一个图像数据缓冲区，分配内存空间，在while循环里，由IMAQ Grab Acquire抓取的图像传送到Image Display控件显示。视频采集程序如图3所示。先列举出视频设备，如果有设备的话，选择要显示的设备并在while循环中显示图像。实际应用中，由于IMAQ Snap.vi既要实现图像数据采集操作，还要完成许多初始化和资源释放的操作，其运行速度较慢。通过使用IMAQ USB Grab Acquire.vi实现连续图像采集后，其采集每帧图像的时间有较大降低。
参考文献
[1]Jeffrey Travis，Jim Kring.LabView大学实用教程[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]陈树学，刘萱.Labview宝典[M].北京：电子工业出版社，2011.
本项目受上海市大学生创新活动计划资助（项目编号：2012SCX87）。
作者简介：
王顺利（1991—），男，大学本科，现就读于上海電机学院机械设计制造及其自动化专业。
王景夏（1990—），男，大学本科，毕业于上海电机学院机械电子工程专业。
石宇（1989—），男，大学本科，现就读于上海电机学院机械设计制造及其自动化专业。
辛绍杰（1963—），男，上海电机学院教授。
