Microcomputer Applications V ol. 26, No.5, 2010
文章编号：1007-757X(2010)5-0006-03
研究与设计微型电脑应用2010年第26卷第5期
基于群体智能的自主机器人设计
臧申俊
摘要：该文结合群体智能对研究平台的需求，介绍了自主式机器人的设计和实现。机器人的整体结构由主控板和功能板组成，主控板是机器人的控制中心，主要是CPU 及其外围电路，以及一些调试用LED 灯和按键。功能板是主控板控制信号的执行者，主要包括电源模块、红外测距、电机及驱动和串口等功能块。主控板通过两个接口与功能板相连接。该设计既可以作为一款通用性机器人进行推广应用，在批量生产运用的过程中不需要做较大规模的修改，也可以作为实验室研究的硬件平台。
关键词：自主机器人；结构设计；红外传感器；步进电机；串行红外通信；PWM 中图分类号：TP242.6
文献标志码：A
1.1.2
时钟晶振
0引言
随着科学技术的高度发展，机器人已经逐步在各行各业得到广泛的应用，比如在未知或危险环境下，多机器人协同完成任务是最好的选择。因此，基于移动机器人的研究逐渐成为当前的一大热点。结合群体智能这个研究方向，设计该自主式机器人，主要目的是设计一群个体功能简单的机器人，为群体智能方向的研究提供硬件平台。本文描述的机器人采用的是luminary 的LM3S1968处理器，机器人之间通过Xbee 通信模块进行通信，利用红外传感器感来进行蔽障，达到群体协作共同完成相应的任务。
1系统硬件的设计
从功能模块划分，系统由主控板，功能板和电机电源组成。
1.1主控板
主控板主要由CPU 及其外围电路，以及一些调试用LED 灯和按键组成。其电源输入是由功能板上提供的5V 电源，稳压芯片用的是LM1117-3.3V 。经过电源转换后，电源DP3V3稳定在3.3V ，为整个主控板供电[1]。如图1所示。1.1.1CPU
主控板所选用的CPU 是luminary 的LM3S1968。该CPU 使用到的功能模块有：GPIO 端口,JTAG 接口, 定时器模块, 通用异步收发器等。其他模块考虑到扩展应用的需要，在主控板上引出了接口，将来的使用者可根据需要进
行调整。
图2C P U 外部时钟
CPU 内部本身有一个12MHz 的内部振荡器，但频差较大。因此机器人用的是一个外部的8MHz 晶振作时钟源，电路如图2。而图中另一个4.194M 的晶振是供休眠模式使用的，在休眠模式中，CPU 通过切换成较低频率的时钟来达到节能的目的。1.1.3
复位电路
CPU 的Reset 是低电平有效，引脚外接到Reset 按键，当按键按下时引脚输入低电平，使CPU 复位。初始状态下复位后的CPU 内程序被清空。1.1.4
LED 与按键
主控板上的LED 灯和按键主要是用来作程序调试用的，如图3和图4所示。LED 在相对应的GPIO 输出为低电平时点亮，灯D1是电源指示灯，D2是休眠模式指示灯，D3~D6是调试用灯；而按键电路中，按下按键则输出一个低电平，其中Reset 是复位键，Wake 是休眠模块用到的，KEY1和KEY2是调试用按键。
图1主控板
———————————作者简介：臧申俊（1956-），女，本科生，工程师，主要研究方向为计算机体系结构，上海交通大学计算机科学与工程系，上海
200240
6
Microcomputer Applications V ol. 26, No.5, 2010
文章编号：1007-757X(2010)5-0006-03
研究与设计微型电脑应用2010年第26卷第5期
基于群体智能的自主机器人设计
臧申俊
摘要：该文结合群体智能对研究平台的需求，介绍了自主式机器人的设计和实现。机器人的整体结构由主控板和功能板组成，主控板是机器人的控制中心，主要是CPU 及其外围电路，以及一些调试用LED 灯和按键。功能板是主控板控制信号的执行者，主要包括电源模块、红外测距、电机及驱动和串口等功能块。主控板通过两个接口与功能板相连接。该设计既可以作为一款通用性机器人进行推广应用，在批量生产运用的过程中不需要做较大规模的修改，也可以作为实验室研究的硬件平台。
关键词：自主机器人；结构设计；红外传感器；步进电机；串行红外通信；PWM 中图分类号：TP242.6
文献标志码：A
1.1.2
时钟晶振
0引言
随着科学技术的高度发展，机器人已经逐步在各行各业得到广泛的应用，比如在未知或危险环境下，多机器人协同完成任务是最好的选择。因此，基于移动机器人的研究逐渐成为当前的一大热点。结合群体智能这个研究方向，设计该自主式机器人，主要目的是设计一群个体功能简单的机器人，为群体智能方向的研究提供硬件平台。本文描述的机器人采用的是luminary 的LM3S1968处理器，机器人之间通过Xbee 通信模块进行通信，利用红外传感器感来进行蔽障，达到群体协作共同完成相应的任务。
1系统硬件的设计
从功能模块划分，系统由主控板，功能板和电机电源组成。
1.1主控板
主控板主要由CPU 及其外围电路，以及一些调试用LED 灯和按键组成。其电源输入是由功能板上提供的5V 电源，稳压芯片用的是LM1117-3.3V 。经过电源转换后，电源DP3V3稳定在3.3V ，为整个主控板供电[1]。如图1所示。1.1.1CPU
主控板所选用的CPU 是luminary 的LM3S1968。该CPU 使用到的功能模块有：GPIO 端口,JTAG 接口, 定时器模块, 通用异步收发器等。其他模块考虑到扩展应用的需要，在主控板上引出了接口，将来的使用者可根据需要进
行调整。
图2C P U 外部时钟
CPU 内部本身有一个12MHz 的内部振荡器，但频差较大。因此机器人用的是一个外部的8MHz 晶振作时钟源，电路如图2。而图中另一个4.194M 的晶振是供休眠模式使用的，在休眠模式中，CPU 通过切换成较低频率的时钟来达到节能的目的。1.1.3
复位电路
CPU 的Reset 是低电平有效，引脚外接到Reset 按键，当按键按下时引脚输入低电平，使CPU 复位。初始状态下复位后的CPU 内程序被清空。1.1.4
LED 与按键
主控板上的LED 灯和按键主要是用来作程序调试用的，如图3和图4所示。LED 在相对应的GPIO 输出为低电平时点亮，灯D1是电源指示灯，D2是休眠模式指示灯，D3~D6是调试用灯；而按键电路中，按下按键则输出一个低电平，其中Reset 是复位键，Wake 是休眠模块用到的，KEY1和KEY2是调试用按键。
图1主控板
———————————作者简介：臧申俊（1956-），女，本科生，工程师，主要研究方向为计算机体系结构，上海交通大学计算机科学与工程系，上海
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