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基于状态机的巡线机器人控制系统设计 |
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图2 有限状态机状态转换图
2.2设计仿真与实现
2.2.1 设计仿真
本设计在ISE8.2i+Modelsim XE III 6.0d平台上综合，布局布线和仿真。其布局布线后仿真的时序图如下：
图3 时序仿真图
从上面的后仿真时序可以看出，当sensor_l变低时，dira和dirb同时变低，只有当方向信号dir改变时，dira和dirb才随之改变。sensor_r的变化同sensor_l相似。仿真时序中比较关键的一段是sensor_m两次变低的情况，分别代表顺时针和逆时针归零的两种情况。从上图可以看出，所设计的状态机很好的实现了对传感器同一边沿信号的识别，同时在加入了控制信号pwm后，使得机构归零后还可以进行任意方向的运动，满足了设计要求。
2.2.2设计实现
将设计的状态机采用VHDL语言编码并在xilinx公司的CPLD器件XC9572上实现，经过实验验证，所设计的状态机是安全可靠的。
3.结论
机器人控制系统的实现主要有两种方法。基于软件的实现方法在各种苛刻的实际应用中显示出了种种不足。可编程器件的发展为控制系统的实现提供了一种全新的模式。基于可编程器件的控制系统实现，可靠性好，实现简单，灵活性好，相对于传统的软件实现和由分离元件实现的控制系统，基于可编程器件的控制系统有着诸多无法替代的优点。本文根据控制对象对控制器时序要求，抽象出控制系统的行为级描述，并据此设计了有限状态机的状态。并采用EDA软件进行了综合，布局布线和仿真，最终在CPLD上实现了所设计的运动控制系统，为控制系统的数字化设计提供了一种行之有效的方法。
本文的创新点是将有限状态机应用于机器人控制系统的硬件设计，并在可编程器件上实现了所做设计。这是对常见的基于软件的控制系统实现方法和由分离元件构造的基于硬件的控制系统实现方法的极大改善，大大提高了控制系统的可靠性，抗干扰性和实时性。
参考文献
[1].James R. Armstrong F. Gail Gray: VHDL Design Representation and Synthesis. China Machine Press.本新闻共 6页,当前在第 5页 1 2 3 4 5 6 |
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