基于uC/OS-Ⅱ的轮式机器人实验平台的设计与实现

【摘要】近些年来，随着机器人控制技术的广泛应用以及微处理器和嵌入式系统的迅猛发展，智能轮式机器人开始越来越多的出现在大学甚至是中小学的教学实验和科技竞赛中。本文以凌阳SPCE061A单片机为硬件核心，以uC/OS-II实时操作系统为软件基础，设计并实现了一种集障碍物检测、智能决策、自动运行、语音提示于一体的智能轮式机器人教学实验平台。文章首先简要介绍了uC/OS-II实时操作系统的特点和SPCE061A控制器的优势；然后以设计需求为导向，分别从硬件电路和软件程序两个大方面详细分析基于uC/OS-II的轮式机器人实验平台的设计和实现流程。硬件方面，设计了整个实验平台的所有电路，并制作出实际的PCB电路板，硬件结构包括：电源管理部分电路、SPCE061A单片机最小系统电路、USB转串口下载电路、语音模块电路、传感器模块和电机模块电路等。软件方面，首先针对SPCE061A的μ’nSP内核和凌阳IDE集成开发环境，移植uC/OS-II；然后编写各子模块的功能程序，包括：UART串口模块函数、传感器模块函数、电机驱动函数、语音提示函数等；最后根据需要配置和裁剪uC/OS-II，并在uC/OS-II下进行多任务综合应用程序设计，实现基本功能。本文的设计的基于uC/OS-II的智能轮式机器人实验平台不使用凌阳价格昂贵的Probe，而采用USB转串口下载程序，这不仅大大降低了开发成本，且适用于没有并口、串口的PC机，显得更加通用；在uC/OS-II环境下进行综合应用程序设计很好的避免了裸机开发下功能升级困难，程序逻辑关系复杂、模块依赖性强等弊端；实验平台使用语音提示进行人机交互，具备更高的智能性；另外，本课题的成果不仅对今后我校机器人队的机器人设计具有很强的参考价值，而且可以作为单片机、机器人、嵌入式系统等相关课程的实验平台使用，实用性很强。经过实际调试，设计方案切实可行，研究结果达到预期要求。
【作者】朱超；
【导师】杜刚；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），控制科学与工程，2014，硕士
【关键词】轮式机器人实验平台；uC/OS-II；SPCE061A；障碍物检测；语音提示；

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