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智能移动机器人人机界面设计
lyc19730508 发表于 2010/11/18 15:37:18 2011 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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引言
嵌入式系统以其高性能、低功耗、低成本的优点，已经在很大程度上改变了人们的生活。如，MP3播放器、智能手机、数码相机产品等已经渗入人们生活的各个方面。随着液晶显示技术的不断进步，以及图形用户界面GUI (Graphical User Interface)技术的广泛应用，人机界面也越来越友好。它能为移动机器人的运动控制提供直观的路径图形、数据参数等。本文介绍了一种以嵌入式微处理器LPC2210为基础，应用ZLG/GUI软件包设计移动机器人人机界面的方法。
我们设计开发的智能移动机器人是一个以PC104嵌入式微机为中心处理器，TMS320F2812为运动控制器，超声波传感器作为避障的集合环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，主要包括运动系统、电子信息系统和传感系统。它通过CCD摄像机和图像采集卡获得视频信息，并通过超声波传感器组测得前方障碍物距离实现避障。移动机器人的人机界面主要向用户展示移动机器人的运动信息，如当前的运动速度、与前方障碍物的距离以及行驶的轨迹。
ARM221O的基本组成
ARM221O以PHILIPS-p.htm" target="_blank" title="PHILIPS货源和PDF资料">PHILIPS公司ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为核心，以支持实时仿真和嵌入式跟踪的嵌入式系统。LPC2210的CPU频率最大为60MHz，并且扩展了丰富的外围设备接口，使系统稳定性大大提高，开发也更简单。图1是ARM2210的系统框图。图1 ARM2210的系统框图
由于该系统包含了RS232转换电路，可通过UART0与上位机PC104进行数据传输，同时还包括东芝公司的点阵式液晶控制器T6963C，扩展了液晶接口，同时提供了LED数码管显示和16个按键输入，因此开发人机界面非常方便。
人机界面的硬件设计
3.1 数据传输
PC104的串行口可以作为标准PC的COMl通信口或扩展为控制台串行口，用于键盘输入和显示终端输出或计算机之间的串行输入/输出口。
ARM2210的UART0具有16字节接收和发送FIFO；寄存器位置符合‘550工业标准；接收器FIFO触发点可为1, 4, 8和14字节 ；内置波特率发生器。
移动机器人的运动信息通过TI公司DSP控制器TMS320F2812以及超声波传感器等传送至嵌入式微机PC104，再经过PC104作信息融合后，通过串口传给ARM2210并由液晶屏显示。
3.2 液晶显示及菜单选择
东芝公司的液晶控制器T6963C具有独特的硬件初始化设置功能，最大驱动点阵液晶为单
另外， ARM2210系统中配备了I2C器件ZLG7290以及16个按键。ZLG7290提供了I2C串行接口和按键中断信号，方便与处理器连接；并且能驱动8位共阴数码管或64只独立的LED和64个按键，8个功能键可检测任一键的连击次数。
本系统选用点像素为240*128点、黄绿显示的STN液晶屏YL240128A作为人机界面显示屏；用ARM2210系统16个按键中的S11、S12、S13作为输入部分，实现对人机界面的选择操作。
人机界面的软件设计
移动机器人人机界面的关键是菜单操作，以及图形和数据的实时显示。GUI是用于提高人机交互友好性、易操作性的计算机程序，它是建立在计算机图形学基础上的产物。人们不再需要死记硬背大量的命令，而是通过窗口、菜单方便地进行操作。由于嵌入式系统的资源有限，所以对GUI 的要求是可裁剪的，高速度的。ZLG/GUI 是由周立功公司开发的，占用资源小、使用方便的嵌入式系统简易的图形用户界面软件。ZLG/GUI 提供了最基本的画点、线、圆形、圆弧、椭圆形、矩形、正方形、填充等功能，较高级的接口功能有ASCII 显示、汉字显示、图标显示、窗口、菜单等，支持单色、灰度、伪彩、真彩等图形显示设备。因此，利用ZLG/GUI软件包能够满足对移动机器人人机界面的设计要求。图2 内置T6963C的240*128点阵液晶模块原理图
4.1 数据传输
接收上位机PC104发送的数据时，使能UART0的FIFO进行数据发送/接收，接收采用中断处理方式。其中，UART0的串口模式和数据结构设置为：通信波特率9600，8位数据位，1位停止位,无奇偶校验。其主要程序如下：
／＊定义串口模式及数据结构*/
typedef struct Uart0Mode
{ uint8 datb; // 字长度
uint8 stpb; // 停止位
uint8 parity; // 奇偶校验位
} UART0MODE;
／＊初始化串口*/
uart0_set.datb= 8; // 8位数据位
uart0_set.stpb = 1; // 1位停止位
uart0_set.parity = 0; // 无奇偶校验UART0_Ini(9600, uart0_set); // 初始化串口模式
／＊串口UART0接收中断
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Bingyindzsensor 发表于 2011/3/4 11:51:02
2楼 回复本楼Honeywell HMR3300数字三轴斜率补偿罗盘应用于导航和制导系统的电子罗盘解决方案模块，机器人、车辆自主导航，地质勘探和钻探，航海、自动驾驶、无人机、天线伺服控制、平台稳定、GPS组合导航、激光测距，浮标和水下装置的定位，钻井设备，姿态参照，实际航向，远程动力运载工具的导航，航空电子罗盘，与GPS集成，死区推估，卡车和执行紧急任务车辆自动控制等领域。霍尼韦尔的HMR3300是用于导航和制导系统的电子罗盘解决方案模块。霍尼韦尔的磁阻传感器被用于HMR3300以达到小尺寸，固态罗盘的可靠性和精度。HMR3300，非常易于集成到使用ASCII格式的UART或SPI接口的系统中。Honeywell HMR3300具有三轴磁场测量，并采用两轴加速度传感器作为倾角补偿，从而使倾角测量范围达到± 60°。
Honeywell HMR3200数字双轴罗盘应用于导航和制导系统的电子罗盘解决方案模块，机器人、车辆自主导航，地质勘探和钻探，自动驾驶、无人机、天线伺服控制、平台稳定、GPS组合导航、激光测距，自动控制等领域，船舶罗盘，浮标和水下装置的定位，钻井设备，姿态参照，实际航向，远程动力运载工具的导航，航空电子罗盘，与GPS集成，死区推估，卡车和执行紧急任务车辆。霍尼韦尔 HMR3200是用于导航和制导系统的电子罗盘解决方案模块。霍尼韦尔的磁阻传感器被用于HMR3200以达到小尺寸，固态罗盘的可靠性和精度。霍尼韦尔HMR3200非常易于集成到使用ASCII格式的UART或SPI接口的系统中。Honeywell HMR3200 是两轴磁阻模块，在垂直和水平方向的性能被优化。
上海丙寅是美国霍尼韦尔（Honeywell）磁阻传感器产品中国区的代理商，在磁阻传感器有丰富的项目支持经验，及提供软硬件全套解决方案，如需要任何Honeywell设计与技术方面的支持可与我们联系，助你在最短的时间设计成功。电子指南针作为一个新卖点，应用热点，已经广泛运用在手机，PDA上面。如诺基亚，华硕，Google，iPhone的智能手机都有产品量产。
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上海丙寅电子有限公司
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引用 Bingyindzsensor 2011/3/4 11:51:02 发表于2楼的内容
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