基于DSP的智能机器人教学设备开发

摘要

智能机器人作为现代工业的标志及自动化程度的体现，代表了高新技术的发展前沿，在工业应用和科学研究等领域的影响也越来越大。智能机器人教学设备正是针对这种形势而开发的，在机器人人才培养方面具有重要意义。 本智能机器人教学设备具有视觉和运动功能，可以识别和跟踪目标，实现自主智能控制，同时作为教学设备还兼顾了系统的模块化和可扩展性设计。 根据以上功能描述，将智能机器人教学设备分为四大模块进行设计：以TMS320VC5416 DSF为核心的控制模块，搭载CMOS摄像头芯片HV713lE1的机器人视觉模块，利用LISB2.0芯片CY7C68013构成的数据传输模块和机器人运动模块。接着进行了电路的PCB设计，解决了高速数字设计中存在的信号完整性和电磁兼容性问题。 本设计实现了可组合扩展的、模块化的智能机器人教学设备，满足了机器人人才培养的需要。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1机器人的发展历史

§1.2智能机器人硬件体系结构

§1.3机器人教学设备概况

§1.4论文背景和工作

§1.4.1问题的提出和研究意义

§1.4.2本文的工作和内容安排

第二章基于TMS320VC5416的控制系统设计

§2.1智能机器人教学设备的设计要求

§2.2 DSP芯片概述

§2.3 DSP芯片的基本结构

§2.4 DSP控制模块的设计

§2.4.1 CCS集成开发环境

§2.4.2 TMS320VC5416的初始化

§2.4.3 TMS320VC5416的BOOT设计

§2.4.4 TMS320VC5416的扩展存储器设计

§2.5 FPGA模块的设计

§2.5.1FPGA简介和选型

§2.5.2 FPGA器件APA075的应用

§2.6系统电源的设计

§2.6.1 DSP器件供电注意问题

§2.6.2本系统电源设计方案

§2.7运动模块设计

§2.7.1步进电机原理简述

§2.7.2运动小车介绍

§2.8本章小结

第三章基于HV7131E1芯片的视觉系统设计

§3.1 CMOS摄像头芯片HV7131E1的特点及应用

§3.2图像数据的采集

§3.2.1 HV7131E1与DSP芯片的硬件接口

§3.2.2 DSP图像数据采集程序

§3.3本章小结

第四章基于CY7C68013芯片的USB2.0接口设计

§4.1 USB2.0总线标准介绍

§4.2 CY7C68013 USB2.0芯片特点

§4.3 CY7C68013与DSP芯片的硬件接口

§4.4 USB2.0芯片软件程序设计

§4.4.1 CY7C68013的固件程序设计

§4.4.2 CY7C68013的驱动程序设计

§4.4.3客户端应用程序设计

§4.5本章小结

第五章系统的PCB设计

§5.1 PCB的布局和布线

§5.1.1 PCB布局布线规范

§5.1.2电源线和地线的设计

§5.2信号完整性分析

§5.3电磁兼容性分析

§5.4电路板的调试

§5.4.1信号测试方法

§5.4.2硬件电路调试

§5.5本章小结

第六章总结和展望

§6.1本文主要工作

§6.2有待改进的设计

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表文章

附录