近年來研究移動機器人倍受重視，仿照生物功能發(fā)明的各種移動機器人越來越多，小到娛樂機器人玩具、家用服務機器人，大到礦產勘測、工程探險、軍事偵察機器人等。避障小車是一種移動機器人，它通過傳感器系統(tǒng)感知外界環(huán)境，在復雜環(huán)境中自主移動并完成避障，一般采用超聲波、紅外、激光、CCD等傳感器設計。由于紅外傳感器探測視角小。方向性強，測量精度高，價格便宜，而且可在夜間工作，因此紅外傳感器作為視覺應用于移動機器人避障。本設計是以TI公司生產的TMS320LF2407型DSP為核心，采集環(huán)境信息并控制智能小車，3個紅外發(fā)收傳感器檢測智能小車前方的障礙物，并且根據(jù)障礙物位置進行自動避障。

　　1 自動避障小車總體設計

　　該系統(tǒng)主要由DSP控制、電機驅動、電源、測速以及視覺等模塊組成，其結構如圖1所示。

　　小車為3輪結構，前面2個輪分別由2個電機獨立驅動控制，后面1個萬向輪作為支撐輪。小車安裝有3個紅外傳感器，分別位于車頭的左、中、右部位，用于采集環(huán)境信息。車體規(guī)格為：車身板距地7．5 cm，車長25 cm，車寬12 cm，車輪半徑5．5 cm。速度控制采用定頻調寬的PWM調速，并應用速度反饋和閉環(huán)PID控制，從而實現(xiàn)小車精確的速度和位置控制。

　　2 自動避障小車的硬件設計

　　該系統(tǒng)以DSP TMS320LF2407A為核心，該DSP片內資源豐富，具有電機控制的獨特資源，12路脈寬調制(PWM)輸出。視覺模塊采用E3FDS3-0P1型紅外傳感器，有效探測距離為30 cm，探測角度30°。將3個紅外傳感器分別接至I／OPE接口的I／OPE4、I／OPE5和I／OPE6。由于光電開關正常狀態(tài)時信號高電平為5 V，而DSP標準高電平為3．3 V，所以應在光電開關與DSP之間串聯(lián)分壓電阻。電源采用12 V蓄電池供電。DSP是以+3．3 V電壓供電，因此必須將+12 V標準電壓轉換成+3．3 V。該系統(tǒng)采用LM7805與MAX604作為電源轉換器。12 V電源首先經(jīng)LM7805調壓到5 V，先將5 V電壓送入紅外傳感器，再送入MAX604降壓為3．3 V，如圖2所示。

　　采用L298驅動電機，0UTl，0UT2分別與小車的一個電機的正負極相連；OUT3，OUT4分別與小車的另一個電機的正負極相連；L298的INl和IN2引腳分別與DSP的IOPE0(方向4)、IOPE1(方向3)引腳連接，用于接收主控器件輸出的轉向電機的動作指令，并通過0UTl和OUT2控制左電機的正轉與反轉，L298的IN3，IN4引腳分別與DSP的IOPE2(方向2)、IOPE3(方向1)引腳連接，用于接收主控器件輸出的驅動電機的動作指令，并通過0U113，OUT4控制前方右電機的正轉與反轉，而ENA和ENB引腳分別連接到DSP的IOPE0(PWM3)、IOPEl(PWM4)引腳，用于控制電機的速度，

　　其電路原理圖如圖3所示。

　　L298分別控制并調整前面2個電機的旋轉方向，控制小車的前進、后退、向左、向右、停止。由于小車采用三輪結構，前面2個輪既是動力輪又是方向輪，當INl、IN2、ENA分別為l、0、1，同時IN3、IN4、ENB分別為0、l、l時，小車前進；當INl、IN2、ENA分別為1、O、l，同時IN3、IN4、ENB分別為l、0、l時，小車右轉；當INl、IN2、ENA分別為0、1，1，同時IN3、IN4、ENB分別為1、0、1時，小車左轉。

　　采用測速電機測量電機轉速，以此判斷速度。電機轉速轉換為電脈沖信號，其輸出經(jīng)過HD74HCl4P(HD74HCl4P內部有若干反相器電路，可完成寄存器復位)，送至DSP的PA3(CAPl)和PA4(CAP2)引腳，根據(jù)軟件設置使計數(shù)器對脈沖信號上升沿進行遞增計數(shù)。如圖4所示。