[发明专利]轮式移动机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明属于控制系统设计技术及可靠性技术领域，具体涉及一种轮式移动机器人控制系统。

背景技术

移动机器人系统的总体设计中，控制系统的设计尤为重要，是移动机器人的核心部分，其性能直接决定了整个机器人系统智能化水平的高低，移动机器人的各种功能的实现都是在控制系统的统一协调下完成的，同时也决定了整个机器人系统的功能特点和可扩展性。控制结构的研究，是目前的一个研究热点，主要针对有意识行为和反射行为而展开的，如何将两者相统一，目前，基于行为控制的结构还处于理论探讨阶段，很多工作还有待深入，而对于移动机器人要完成一个非常复杂的任务，还需要采用更先进、更完善的结构。

移动机器人控制系统的内部电路比较复杂，不仅有输入输出电路，还有接口电路、稳压电源、传感器等，并且是模拟与数字电路并存、硬件与软件相结合的。这将使得机器人控制系统在实际的工作过程中，容易受到各种外部和内部的干扰，使机器人控制系统产生错误或故障。因此必须考虑机器人控制系统的可靠性问题，并采取相应的措施，提高机器人控制系统工作时的可靠性。可靠性通常是指在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。控制系统质量的高低主要表现在它的技术性能、可靠性、适应性和经济性四个方面，其中技术性和可靠性是最重要的方面。现有技术中往往特别强调其技术性能指标而忽视了它的可靠性,并且由于可靠性设计的不周密，在偶然因素或意外事件的作用下，使机器人控制系统不能正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有控制系统存在的不稳定工作问题，提供了一种轮式移动机器人控制系统，采用分级控制结构，即将控制系统分为决策层、组织协调层和执行层，三层之间采用接口参数进行彼此联系，使得整个系统运行更加准确、稳定。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种轮式移动机器人控制系统，包括决策层、组织协调层和执行层，决策层为PC机，作为控制系统的上位机；组织协调层由微控制器子系统、超声波测距子系统和电机驱动子系统组成，组织协调层作为控制系统的下位机；执行层为电机；

微控制器子系统通过RS232接口和上位机相连，微控制器子系统通过扩展其P0口与电机驱动子系统相连，电机驱动子系统通过单级接线模式驱动电机，微控制器子系统通过其P1口与超声波测距子系统相连；

所述微控制器子系统由AT89S52单片机最小系统、AT89S52单片机的外部扩展电路、电源电路和串行通信接口电路四部分组成；

所述AT89S52单片机最小系统通过数据总线连接AT89S52单片机的外部扩展电路，AT89S52单片机最小系统通过全双工的UART串行口连接串行通信接口电路，集成电源电路实现微控制器子系统。

技术方案中所述AT89S52单片机的最小系统由AT89S52单片机、复位电路、系统时钟电路和ISP编程接口电路组成；

AT89S52单片机通过引脚RST与复位电路相连，AT89S52单片机通过引脚XTAL1、XTAL2与系统时钟电路相连，AT89S52单片机通过ISP编程电缆与ISP编程接口电路连接；

复位电路由手动复位S100、电阻R102、电容C100和电阻R103组成，手动复位S100和电阻R102串联,之后与电容C100并联,再串联电阻R103，一端通电，另外两端是接地和RST引脚；

系统时钟电路由电容C101、电容C102和外部晶振Y100组成，电容C101和电容C102串联，再与外部晶振Y100串联，一端接地，另外两端是引脚XTAL1、XTAL2；

ISP编程接口电路是一个双排的10针插座接口电路，十个引脚分别为SCK、MISO、RST、NC、MOSI、VCC、两个GND以及两个NC,不需要任何其他的外围零件。

技术方案中所述AT89S52单片机的外部扩展电路包括外部总线的扩展电路、外部存储器的扩展电路和I/O口的扩展电路；

所述外部总线的扩展电路由74LS373地址锁存器连接，74LS373地址锁存器设有十八个引脚，十八个引脚分别是1D～8D、1Q～8Q、C、引脚1D～8D分别与单片机AT89S52的AD0～AD7相连,引脚1Q～8Q分别与6264静态随机存储器芯片的A0～A7相连,引脚接地,C引脚与单片机AT89S52的ALE相连；