移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法_3

文档序号:9524753阅读:来源:国知局
、32位的高性能嵌入式处理器和Linux操作系统,运算处理能力强大,而功耗只有2瓦,尺寸只有11厘米X 7厘米,重不到250克;2)控制直流电机,控制舵机;调速、位置控制、力矩控制;可控制多达64路电机/舵机;3)连接各种传感器。通过20个D/A和I/O端口,可以连接数百种传感器,采集传感器数据并处理、决策;4)具备RS422总线和无线以太网WiFi,市场上的各种功能模块均可以直接连接到这款控制器上等功能。同时具有:1.尺寸小,功耗低,价格低。2.专为机器人设计。3.支持NorthSTAR图形化开发环境,开发非常方便。4.运算处理性能相当于1.6GHz工控机的35%,已经足够用于所述移动助理系统。520MHz的处理器能够流畅处理视频、网络、语音识别与合成等高运算量任务。5.处理能力强。MultiFLEX2处理能力约500MIPS,单片机控制卡约3 — 10MIPS。6.能处理视觉、语音识别与合成等高运算量任务。7.采用Linux系统,能多任务运行。8内置大容量存储,方便连接USB接口的U盘、摄像头等,可录音、录像、通过网络进行实时视频音频传输,通讯采用无线以太网,非常适合作为所述献血车移动助理系统的控制器等优点,故选择MultiFLEX2控制器作为机械臂的控制板。
[0072]所述充电控制模块2由于系统采用的蓄电池为24V,充电过程中电量不足的时候电压小于额定电压24V,而太阳能电池板额定最大功率是240瓦,在额定光照情况下,电压为30V,其最大功率点在28-31V电压的时候,所以采用降压斩波电路。
[0073]所述充电控制模块2电路采用隔离式电源模块和高速光耦图腾输出进行mos管门极驱动,mos管用的是IR公司的IRFP2907管,电流最大170安培,耐压50V,导通最小阻抗4.5晕欧。
[0074]驱动器用的是增强型51单片机,带有两路pwm输出,21k频率输出。硬件还带有AD采样电路,采集电池板电压和电池电压,以及一个满量程75A的霍尔电流传感器,额定供电电压5V。
[0075]服务系统还带有欠压过压保护,当检测到系统电压过低,关闭输出负载的逆变器接口。当电池电压过高,关闭降压斩波电路输出。功率跟踪系统电源部分是一片DCDC芯片,内部结构为降压斩波电路,LM2596,LM2596内部包含150KHZ振荡器、1.23v基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器和内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压通常将比较器的负端接基准电压1.23V,正端接分压电阻网络。其中R1 = 1ΚΩ,R2分别为
1.7ΚΩ3.3ν,3.1ΚΩ5ν,8.8KQ12V、0-ADJ。将输出电压的分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较,若电压有偏差,则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比,从而使输出电压保持稳定。
[0076]由于单片机供电需要5V,继电器驱动电压需要12V,所以先用LM2596将电压降到12V,然后再用LM2940线性稳压芯片将12V降到5V。LM2940输出电压固定的低压差三端稳压器;输出电压5V ;输出电流1A ;输出电流1A时,最小输入输出电压差小于0.8V ;最大输入电压26V ;工作温度-40?+125°C ;内含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插入保护电路。LM2940比7805的转换效率高。7805直接输入不接输出的情况下,其内部还会有3mA的电流消耗静态电流。而LDO元件的静态电流就比它远远小得多了。LM2940就是一个LDO,由于24V和12V以及5V电压相差甚远,所以,如果用普通的先行稳压器件的话比较危险,因为效率低,稳压器会严重发热甚至烧毁。而LM2596属于开关电源类降压芯片,效率高,所以发热几乎为零。
[0077]参考附图6、7触摸屏控制模块8采用宏晶科技公司的高速51内核单片机STC12LE5A60S2和超强抗干扰液晶屏控制器SSD1963构成,此外液晶模块采用XPT2046读取四线电阻屏的触摸位置。此外板上还有4个按键,串口以及8盏LED灯。其中,SSD1963是晶门公司生产的一款TFT真彩色液晶屏显示控制器,内部集成有1215KB的帧缓冲器,支持864X480像素点的24位真彩色图片的显示。芯片支持不同总线宽度的微处理器并行接口用以接收来自微处理器的图片数据和命令。它与LCD显示器接口支持普通的无RAM的LCD的驱动,色彩深度达到每像素点24位。
[0078]通过主控STC12E5A60S2通过电阻触摸屏驱动XPT2046获取触摸点信号,通过液晶驱动SSD1963进行液晶屏显示加载的地图等信息,同时把获取的触摸点信息通过蓝牙串口与PC机进行通信。
[0079]参考附图8、9,GSM短信模块是一个紧凑型、高可靠性的无线模块,采用SMT封装的双频GSM/GPRS模块解决方案S頂900A,另外此板还配有电源管理芯片、串口电平转换芯片。GSM模块根据提供的数据传输速率又可以分为GPRS模块、EDGE模块、3G模块和纯短信模块。短信模块只支持短信服务。GPRS,可说是GSM的延续。它经常被描述成“2.5G”。GPRS的传输速率从56K到114Kbps不等,理论速度最高达171k,实际测试的下传速度在25K左右。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言,GPRS拥有更快的访问数据通信速度,GPRS技术还具有在任何时间、任何地点都能实现连接,永远在线、按流量计费等特点。目前,国内的GSM网络普遍具有GPRS通讯功能,移动和联通的网络都支持GPRS,EDGE也已经在全国范围覆盖。
[0080]GSM短信模块框图如图8所示,模块电路原理图如图9所示。
[0081]S頂900A 是一个 2 频的 GSM/GPRS 模块,S頂900A 支持 GPRS mult1-slot class 10/class 8(可选)和GPRS编码格式CS-l,CS-2,CS-3and CS-4。S頂900A采用省电技术设计,在SLEEP模式下最低耗流只有1mA。此外,该模块内嵌TCP/IP协议,扩展的TCP/IP命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议,这些在用户做数据传输方面的应用时非常有用。
[0082]由于S頂900A所设计的尺寸较小,因而这样几乎可以满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求。
[0083]该模块与用户移动应用的物理接口为68个贴片焊盘,提供了模块和客户电路板的所有硬件接口:键盘和SPI显示接口 ;主串口和调试串口 ;一路音频接口,包含一个麦克风输入和一个扬声器输出;可编程通用输入输出接口。
[0084]参考附图10、11、12,太阳能自动充电模的功率跟踪系统电源部分是一片DC-DC芯片,内部结构为降压斩波电路,LM2596。
[0085]LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V,可调版本可以输出小于37V的各种电压。
[0086]该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为150KHZ,与低频开关调节器相比较,可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件,可以使用通用的标准电感,这更优化了 LM2596的使用,极大地简化了开关电源电路的设计。其具有在特定的输入电压和输出负载的条件下,输出电压的误差可以保证在±4%的范围内,振荡频率误差在±15%的范围内;可以用仅80 μ A的待机电流,实现外部断电;具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)
[0087]由于单片机供电需要5V,继电器驱动电压需要12V,所以先用lm2596将电压降到12V,然后再用lm2940线性稳压芯片将12V降到5V。
[0088]电路采用隔离式电源模块和高速光耦图腾输出进行mos管门极驱动,mos管用的是IR公司的IRFP2907管,电流最大170安培,耐压50v,导通最小阻抗4.5毫欧。
[0089]驱动器用的是增强型51单片机,带有两路pwm输出,21k频率输出。硬件还带有AD采样电路,采集电池板电压和电池电压,以及一个满量程75A的霍尔电流传感器,额定供电电压5V。
[0090]参见图13为上位机软件结构图,线程由手柄数据接收线程、陀螺仪接收线程、短信接收线程、触摸屏接收线程、机器人行走线程、机器人控制线程、
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