LPC2106在足球机器人控制中的应用设计

右轮电机。编码器输出两路具有90度相位差的脉冲，经正交脉冲解码，为CPU提供反馈的计数值和转动方向。LPC2106透过无线接收模块接收主机命令，并融合外传感器电路反馈的环境变量进行电机的PID闭环控制。CPU保留JTAG在线调试接口，方便程序的编写、下载和升级。系统硬件组成原理图如图3所示。

（1）电机与驱动电路

微型直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能和非常高的效率广泛的应用于小功率系统中。为了控制直流电动机，采用定频脉宽调制（PWM）控制。这里，由于LPC2106本身就带有6个PWM输出口，直接输出控制信号即可，无须另加电路。不过，其输出的PWM波功率有限，须由驱动电路放大后才能驱动电机。

    考虑到电压、电流的等级尺寸、外观等因素，采用了L298来代替三级管所构成的驱动电路。L298驱动电路如图4所示。

L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，可同时控制两个电机，且输出电流可达到2A。L298的EN A（第6引脚）、EN B（第11引脚）分别与LPC2106的PWM4和PWM6相连，作为调制信号。SENSE A，SENSE B为电流反馈引脚。电机控制方向引脚如表1所列。

表1 L298控制引脚使能逻辑关系

ENA（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同IN2（IN4） 同IN1（IN3） 快速停止 L X X 停止

Vss电压最小为4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V。但经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。

（2）无线接收模块

小车通过无线接收模块接收主机发出的命令进行运动，通信的高速性、稳定性和准确性至关重要，它将直接影响整个系统的采样周期。采用PTR2000模块作为控制核心，它的显著特别是所需要外围元件少，设计非常的方便。传统的无线通信电路方案不是电路复杂就是调试困难，PTR2000是一款基于nRF401芯片的无线数据收发模块，最高通信速率为20Kb/s，工作距离为10m内。采用抗干扰能力较强的FSK调制/解调方式，其工作频率稳定可靠，功耗极低且灵敏度极高，非常适合小型化的设计且其频率433.92MHz与434.33MHz可选，很好地满足了比赛的要求。

    图5给出了PTR2000与LPC2106的接口电路图。其中，DO、DIIV与分别LPC2106的TXD0（13引脚）和RXD0（14引脚）相连，作为串行通信的通道。CS为PTR2000模块的频率选择信号，PWR为模块节能引脚，正常工作为高电平。TXEN是模块发射接收控制，由LPC2106的I/O口控制。PRT2000是收发一体的集成芯片，采用3.3V供电，可以与LPC2106进行无缝连接。PRT2000作为发射端与PC机相连时，需要通过一个电平转换器（这里用MAX3232）转换成RS-232电平。

主机采用广播式通信方式，依次发送13个字节，如图6所示，足球机器人根据ID指针去响应相应的字节，并校验启动位及自身ID校验字节，进行取舍。

（3）传感器模块

场上形势瞬息万变，单纯依靠视觉系统，经常出现空跑、顶牛或带球丢失等情况。为了稳定带球以及避免碰撞，有必要增加相应的传感器来识别场上的物体，实现避障与带球功能。

《LPC2106在足球机器人控制中的应用设计(第2页)》