智能割草机嵌入式控制技术的研究

论文摘要

随着嵌入式技术的成熟,嵌入式芯片成本的降低与功能的增强,嵌入式技术的应用范围越来越广。本文应用嵌入式技术对智能割草机做了较全面的研究。首先在智能割草机的总体设计中,提出了智能割草机的设计要求与技术参数,并确定智能割草机所应能达到的功能；在机械结构方面,对智能割草机关键部位作了选择,初步确定智能割草机所要使用到的传感器模块,规划了智能割草机的整体布置；在控制系统方面,采用平台化设计的基本思想,选择合适的控制平台,确定主从CPU的控制方案,并对控制电路板级功能进行了划分。其次,对智能割草机的硬件控制平台进行了详细的设计。主要分为三个部分：一是核心电路板的设计,包括时钟、复位、存储器以及网络接口等电路；二是扩展板上传感器模块的具体选择及扩展板电路设计,其中扩展板电路主要包括传感器模块电路、USB电路、串口电路以及主从CPU通信接口电路等；三是电机控制与驱动电路板的设计,包括DSP外围电路、电机的驱动电路以及一些隔离与保护电路等。最后,对嵌入式控制系统的软件进行了初步设计。包括嵌入式开发环境的构建、嵌入式软件模块的划分以及外围传感器的软件实现等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研发背景及意义
• 1.2 割草机的发展及国内外研究现状
• 1.3 嵌入式技术及其应用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 智能割草机的总体设计
• 2.1 设计要求及技术参数
• 2.1.1 设计要求
• 2.1.2 技术参数
• 2.2 功能设计
• 2.3 基本体系结构
• 2.4 智能割草机关键部件的选择
• 2.4.1 智能割草机外围器件的选择
• 2.4.2 减速装置的选择
• 2.4.3 蓄电池的选择
• 2.4.4 无刷直流电机及控制器的选择
• 2.5 整体布置
• 2.6 控制系统的方案设计
• 2.6.1 控制平台的选择
• 2.6.2 控制方案的确定
• 2.6.3 嵌入式软件方案的确定
• 2.7 控制系统板级功能划分
• 2.7.1 微处理器子系统
• 2.7.2 DSP子系统
• 2.7.3 控制电路板级结构组成
• 3 智能割草机控制系统的硬件实现
• 3.1 核心板硬件电路
• 3.1.1 S3C2410A的功能介绍及实现
• 3.1.2 Boot ROM设置和时钟电路
• 3.1.3 JTAG接口电路
• 3.1.4 核心板电源转换电路
• 3.1.5 复位电路
• 3.1.6 FLASH接口电路
• 3.1.7 SDRAM存储器电路
• 3.1.8 10M以太网接口电路
• 3.2 扩展板外围器件的安装及硬件电路设计
• 3.2.1 超声波与红外线模块
• 3.2.2 遥控模块
• 3.2.3 电子罗盘与倾角传感器
• 3.2.4 触碰开关及电磁继电器
• 3.2.5 LCD液晶显示屏接口设计
• 3.2.6 串行接口电路
• 3.2.7 USB接口电路
• 3.2.8 电源转换模块电路
• 3.3 S3C2410A与TMS320LF2407A的通讯接口设计
• 3.3.1 IDT7025特点及引脚功能说明
• 3.3.2 IDT7025的时序逻辑图
• 3.3.3 IDT7025在双CPU中的通讯实现
• 4 无刷直流电机的DSP控制
• 4.1 TMS320LF2407A的外围电路
• 4.1.1 JTAG接口电路
• 4.1.2 时钟和复位电路
• 4.2 无刷直流电机的全桥驱动原理
• 4.3 无刷直流电机的全桥驱动电路
• 4.4 光电隔离电路
• 4.5 无刷直流电机的位置信号检测
• 4.6 过压过流保护电路
• 4.7 电机驱动板与扩展板接口电路
• 4.8 无刷直流电机的DSP控制策略
• 5 智能割草机控制系统的软件开发
• 5.1 嵌入式开发环境的构建
• 5.1.1 嵌入式交叉编译环境的搭建
• 5.1.2 超级终端和Minicom配置及使用
• 5.1.3 宿主机服务配置
• 5.2 Bootloader的分析及移植
• 5.3 嵌入式Linux内核移植
• 5.3.1 内核配置
• 5.3.2 内核编译
• 5.3.3 内核下载
• 5.4 建立Linux根文件系统
• 5.5 控制系统的软件模块划分
• 5.6 嵌入式linux驱动程序
• 5.7 外围传感器件的软件实现
• 5.7.1 超声波传感器模块
• 5.7.2 红外线传感器模块
• 5.7.3 电子罗盘CMOS04模块
• 5.7.4 倾角传感器SCA100T模块
• 5.7.5 PTR8000无线遥控模块
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献