基于ARM7的RPJ-X型喷浆机器人控制系统研究

摘要

本论文首先对LPC2119芯片中与本机器人控制器的设计密切相关的片内外设进行了较详细的研究和分析,包括存储器与外设端口的编址方式及其地址影射、各引脚的功能和引脚连接模块、通用I/O口、异步串行通信接口、A/D转换器、CAN控制器和脉宽调制器等。然后对RPJ-X型喷浆机器人控制系统的硬件部分进行设计。控制器的CPU采用了PHILIPS公司生产的基于ARM7TDMI核的LPC2119芯片。以该芯片为核心，设计了控制器的电源电路、系统晶振电路、系统复位电路、JTAG接口电路、UART0和UART1异步串行通信接口电路、CAN总线接口电路、电磁阀和比例阀控制电路、电机控制电路以及限位开关电路等。其中串口0与无线电数传模块相连，实现控制器与遥控器之间的通信；串口1与PC机的串口相接，实现控制器与PC机通信；控制模块用来控制电磁阀和比例阀。接着，本论文对该机器人控制器的软件进行了设计。软件设计采用C语言，在ADS1.2集成开发环境下完成。控制器软件设计了UART和PWM初始化程序，串口通信程序，A/D转换程序，I/O驱动程序以及主程序等。最后，对本机器人的控制难度和要求最高的一个自由度，即大臂俯仰自由度，建立了其数学模型；考虑到该自由度在启动时具有较大的超调而采用了积分分离PID控制算法，并用MATLAB进行了仿真。仿真结果表明，该自由度的控制性能得到了很好的改善。

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Contents

1 绪论

1.1 RPJ-X型喷浆机器人概述

1.2 LPC2119微控制器概述

1.3 课题来源和现实意义

1.4 论文主要内容

2 LPC2119微控制器片内外设

2.1 存储器与外设端口的编址方式及其地址映射

2.2 各引脚的功能和引脚连接模块

2.3 GPIO

2.4 异步串行通信接口UART0和UART1

2.5 A/D转换器

2.6 CAN控制器

2.7 脉宽调制器PWM

2.8 小结

3 RPJ-X型喷浆机器人控制器硬件设计

3.1 电源电路

3.2 系统晶振电路

3.3 系统复位电路

3.4 JTAG接口电路

3.5 UART0和UART1异步串行通信接口电路

3.6 CAN总线接口电路

3.7 电磁阀控制电路

3.8 比例阀控制电路

3.9 其他电路

4 RPJ-X型喷浆机器人控制器软件设计

4.1 ADS1.2集成开发环境及其应用

4.2 各个功能模块寄存器的设置

4.3 各功能模块程序设计

4.4 本机器人电控液压伺服系统的数学模型

4.5 比例阀控制算法的选择和仿真

4.6 小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果