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光幕喷涂机器人系统硬件设计

时间：2017-09-13 来源：机器人在线阅读：8539

3. 3系统硬件设计

3. 3. 1光幕控制嵌入式设计

光幕控制嵌入式系统为一种基于光电采样的图像识别与处理系统的控制电路，由光电传感器构成的光栅控制电路进行样本的采集，对采集的信号进行相对应的识别处理，完成对喷涂机器人轨迹的规划，进而输出控制信号来控制相应喷涂机器人的运行。

其主要由核心控制模块、电源模块、晶振模块、复位模块、启动模块与通讯模块组成。

具体系统结构如图3.3所示，

电源模块给外部控制电路以及其他电路提供稳定的工作电压，晶振模块给控制模块提供稳定的时钟信号，使控制模块电路能够正常稳定的工作。光电传感器将采样到的信号信息传回控制电路，控制芯片经过计算处理，将结果通过RS232或者RS485通讯模块传到上位机，由上位机进行进一步的处理。同时，控制电路的一些设定可通过RS232和RS485这两个通讯模块与上位机的人机交互来完成。

3. 3. 1. 1电源模块设计

电源模块将接入的5V电源经过第一电源芯片LM1117转换为稳定的3. 3V工作电源，为控制电路、复位电路等电路提供稳定的工作电压，同时加入了发光二极管LED1作为工作状态指示灯。

电源模块详细电路如图3. 4所示，

3. 3. 1. 2控制模块设计

光电传感器将测得的遮挡情况发送至控制芯片，并将处理后由通信模块传给上位机，由上位机进行进一步分析处理。上位机可通过通信模块向控制芯片传输配置信息，控制外部电路。同时控制电路中有工作状态指示灯，可辨别电路是否正常工作。同时控制芯片接有两个按键可模拟中断，模拟电路工作状态。

控制模块详细电路如图3. 4所示，

3. 3. 1 .4复位模块设计

为确保系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。同样，此系统也需要设计复位电路，以确保系统能够正常稳定工作。

复位模块电路如图3. 6所示，

3. 31.5通讯模块设计

使用RS232通讯模块可使系统处理结果传至上位机，接收上位机配置信息，达到与上位机通信功能。

RS232串口电路如图3. 7所示，

RS232接口可以实现点对点的通信方式，但不能实现联网功能。而RS485解决了这个问题。RS485是半双工通信，可与上位机进行人机交互的通信，将控制系统所得结果传给上位机进行进一步处理，也可接收上位机配置信息。故在通讯模块中设计了RS485串口。

RS485串口电路如图3. 8所示，

3. 3. 1 .6 JTAG模块设计

JTAG(Joint Test Action Group;联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。通过JTAG测试模块，可检测控制芯片是否正常。

JTAG模块电路如图3. 9所示，

3. 3. 1. 7传感器模块设计

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。红外对射式光电开关传感器选用三线制红外对射管，其中有十五个发射端，十五个接收端，另有十五个NPN三极管Q1至Q15。接收端的正极的1号引脚接第一NPN三极管的发射极，第一NPN三极管的集电极接5V电压，第一NPN三极管的基极接控制芯片的地，其余类似。

传感器模块电路如图3. 10所示， 喷涂机器人