智能看家狗电路设计与实现方案详解

一、方案概述 本智能看家狗设计方案采用了一种新颖的电路架构，以实现智能监控与自我驱动的功能。方案以STM32微控制器为核心，通过CPLD进行辅助控制，集成了驱动减速电机、舵机、超声波传感器等众多模块，并在软件层面利用Labview实现参数的可视化调整，从而保证系统的稳定运行和功能实现。 二、核心组件及功能 1. STM32微控制器：作为系统的主要控制单元，负责处理信号、控制动作及通信。其内部集成有丰富的外设接口和定时器，是实现复杂控制逻辑的基础。 2. CPLD (Complex Programmable Logic Device)：提供额外的逻辑控制能力，辅助STM32完成更多并行处理任务。 3. 减速电机：用于驱动智能看家狗的行走机构，执行前进、后退、转向等动作。 4. 舵机：总共控制5个舵机，包括头部、机械臂和尾巴的运动，以模拟真实狗狗的生理动作。 5. 超声波传感器：用于环境探测和距离测距，共8个传感器全方位覆盖。 6. EPM570：作为外部扩展芯片，用于增强STM32的IO控制能力，特别是针对舵机和超声波测距的控制。 7. 51单片机：用于实现遥控器模块，作为系统的一个输入接口，提升用户交互的便利性。 8. Labview：搭建了可视化平台，用于调试PID控制参数，确保系统的动作准确性和稳定性。 三、软件与通信 1. 上位机指令传输：通过cubieboard处理双摄像头数据并实现与上位机的数据传输，采用USB WiFi方式连接，信号通过尾巴上的天线增强，以解决内部干扰问题。 2. 双串口通信：一个串口与cubieboard通信，实现下行指令接收和监测数据上传；另一个串口用于接收遥控器指令。 3. DMA传输方式：利用DMA（Direct Memory Access）方式进行高效数据传输，减少CPU负担，提升系统响应速度。 4. PID控制：利用PID算法，对智能看家狗的动作进行精确控制。PID部分由另一名同学负责编写，包含中间包装函数，以实现各模块间的协调工作。 四、硬件设计与实物实现 1. 底层板子设计：设计了两块底层板子，一块是集成了STM32和CPLD的控制板，另一块是功率板，使用了TI的样片以节省体积。 2. 电源充电集成：功率板集成了电源充电功能，简化了系统的复杂性。 3. 遥控器硬件：最后临时采用51单片机焊制遥控器，虽资料较少，但满足了项目的紧急需求。 4. 实物图片展示：附带了智能看家狗的实物图片，可用于展示最终产品的外观和结构设计。 五、文档与附件 1. FPGA文档：记录了FPGA如何控制舵机和超声波测距的详细信息，特别是在STM32定时器资源不足的情况下，FPGA起到了重要的补充作用。 2. 控制程序打包.zip：包含了控制程序的压缩文件，方便集成测试和调试。 3. FhJGx7Fllpa3EUqfP8qstcVtX3zB.png：可能是智能看家狗的某部分电路图或布局图，用于展示设计细节。 综上所述，智能看家狗的电路方案是通过结合多种控制单元和传感器模块，配合高效的软件算法及无线通信技术，实现了一款能够进行环境探测、自我导航并完成一定任务的智能设备。