名稱:智能移動機器人人機界面設計
移動機器人人機界面為移動機器人的運動控制提供直觀的路徑圖形、運動速度和角度、障礙物信息等。通過ARM2210的串口UART0接收中心處理器PC104的運動信息，利用東芝公司的液晶控制器T6963C驅動STN液晶屏YL240128A，以及ZLG/GUI軟件包提供的基本繪圖和菜單操作函數設計了基于嵌入式系統ARM2210開發板的移動機器人人機界面，并利用ARM2210的I2C器件ZLG7290提供的I2C接口功能和鍵盤中斷信號實現菜單選擇，具有很強的實用性。
引言
嵌入式系統以其高性能、低功耗、低成本的優點，已經在很大程度上改變了人們的生活。如，MP3播放器、智能手機、數碼相機產品等已經滲入人們生活的各個方面。隨著液晶顯示技術的不斷進步，以及圖形用戶界面GUI (Graphical User Interface)技術的廣泛應用，人機界面也越來越友好。它能為移動機器人的運動控制提供直觀的路徑圖形、數據參數等。本文介紹了一種以嵌入式微處理器 LPC2210為基礎，應用ZLG/GUI軟件包設計移動機器人人機界面的方法。
我們設計開發的智能移動機器人是一個以PC104嵌入式微機為中心處理器， TMS320F2812為運動控制器，超聲波傳感器作為避障的集合環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多種功能于一體的綜合系統，主要包括運動系統、電子信息系統和傳感系統。它通過CCD攝像機和圖像采集卡獲得視頻信息，并通過超聲波傳感器組測得前方障礙物距離實現避障。移動機器人的人機界面主要向用戶展示移動機器人的運動信息，如當前的運動速度、與前方障礙物的距離以及行駛的軌跡。
ARM221O的基本組成
ARM221O以PHILIPS公司ARM7TDMI-S微控制器 LPC2210為核心，以支持實時仿真和嵌入式跟蹤的嵌入式系統。 LPC2210的CPU頻率zui大為60MHz，并且擴展了豐富的外圍設備接口，使系統穩定性大大提高，開發也更簡單。圖1是ARM2210的系統框圖。

圖1 ARM2210的系統框圖
由于該系統包含了RS232轉換電路，可通過UART0與上位機PC104進行數據傳輸，同時還包括東芝公司的點陣式液晶控制器T6963C，擴展了液晶接口，同時提供了LED數碼管顯示和16個按鍵輸入，因此開發人機界面非常方便。
人機界面的硬件設計
3.1數據傳輸
PC104的串行口可以作為標準PC的COMl通信口或擴展為控制臺串行口，用于鍵盤輸入和顯示終端輸出或計算機之間的串行輸入/輸出口。
ARM2210的UART0具有16字節接收和發送FIFO；寄存器位置符合'550工業標準；接收器FIFO觸發點可為1, 4, 8和14字節 ；內置波特率發生器。
移動機器人的運動信息通過TI公司DSP控制器 TMS320F2812以及超聲波傳感器等傳送至嵌入式微機PC104，再經過PC104作信息融合后，通過串口傳給ARM2210并由液晶屏顯示。
3.2液晶顯示及菜單選擇
東芝公司的液晶控制器T6963C具有*的硬件初始化設置功能，zui大驅動點陣液晶為單色640*128(單屏)，支持圖形和文本單獨顯示和混合顯示，并具有字符發生器，能滿足對移動機器人人機界面的顯示要求。圖2為內置T6963C的240*128點陣圖形液晶模塊原理圖。
另外， ARM2210系統中配備了I2C器件ZLG7290以及16個按鍵。ZLG7290提供了I2C串行接口和按鍵中斷信號，方便與處理器連接；并且能驅動8位共陰數碼管或64只獨立的LED和64個按鍵，8個功能鍵可檢測任一鍵的連擊次數。
本系統選用點像素為240*128點、黃綠顯示的STN液晶屏YL240128A作為人機界面顯示屏；用ARM2210系統16個按鍵中的S11、S12、S13作為輸入部分，實現對人機界面的選擇操作。
人機界面的軟件設計
移動機器人人機界面的關鍵是菜單操作，以及圖形和數據的實時顯示。GUI是用于提高人機交互友好性、易操作性的計算機程序，它是建立在計算機圖形學基礎上的產物。人們不再需要死記硬背大量的命令，而是通過窗口、菜單方便地進行操作。由于嵌入式系統的資源有限，所以對GUI的要求是可裁剪的，高速度的。ZLG/GUI是由周立功公司開發的，占用資源孝使用方便的嵌入式系統簡易的圖形用戶界面軟件。ZLG/GUI提供了zui基本的畫點、線、圓形、圓虎橢圓形、矩形、正方形、填充等功能，較高級的接口功能有ASCII顯示、漢字顯示、圖標顯示、窗口、菜單等，支持單色、灰度、偽彩、真彩等圖形顯示設備。因此，利用ZLG/GUI軟件包能夠滿足對移動機器人人機界面的設計要求。

圖2內置T6963C的240*128點陣液晶模塊原理圖
4.1數據傳輸
接收上位機PC104發送的數據時，使能UART0的FIFO進行數據發送/接收，接收采用中斷處理方式。其中，UART0的串口模式和數據結構設置為：通信波特率9600，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗。其主要程序如下：
/*定義串口模式及數據結構*/
Typedef Struct Uart0Mode
{ Uint8 Datb; //字長度
Uint8 Stpb; //停止位
Uint8 Parity; //奇偶校驗位
} UART0MODE;
/*初始化串口*/
Uart0_set.Datb= 8; // 8位數據位
Uart0_set.Stpb = 1; // 1位停止位
Uart0_set.Parity = 0; //無奇偶校驗UART0_Ini(9600, Uart0_set); //初始化串口模式
/*串口UART0接收中斷*/
Void __irq IRQ_UART0(Void)
{ Uint8 I;
If( 0x04==(U0IIR0x0F) ) Rcv_new = 1; //置新數據標志
For(I=0; I<8; I++)
{ Rcv_buf[I] = U0RBR; //讀FIFO數據，清除中斷標志}
VICVectAddr = 0x00; //中斷處理結束
}
4.2窗口顯示
人機界面主要是通過圖標菜單實現移動機器人運動參數的顯示，以及運動軌跡的相關操作，如"打開"、"暫停"、"關閉"等。因此，首先定義一個窗口的數據結構，并設置窗口的起始坐標、大孝標題等相關參數；然后調用GUI_WindowsDraw()輸出顯示窗口
/*設置主窗口并顯示輸出 */
Mainwindows.X = 0;
Mainwindows.Y = 0;
Mainwindows.With = 240;
Mainwindows.Hight = 128;
Mainwindows.Title = (Uint8 *) " Robot Interface";
Mainwindows.State = NULL;
GUI_WindowsDraw(Mainwindows); //繪制主窗口
圖標菜單也需要定義相關的數據結構，其中圖標數據和文字顯示可以通過字模軟件轉化為數據。如對應"打開"圖標轉化為數據：
Uint8 Const Menuico1[]={
0x00,0x70,0x00,0x1C,0x00,0x12,0x1C,0x1A,
0x17,0x0A,0x21,0xF1,0x20,0x1A,0x4F,0xFE,
0x58,0x02,0x50,0x02,0x60,0x06,0x60,0x04,
0x60,0x04,0x40,0x08,0x7F,0xF8,0x00,0x00,
}; /*；圖標"打開"；寬×高(像素) : 16×16*/
然后，將每一個圖標菜單項的顯示坐標地址、圖標的數據指針、對應的服務函數等進行設置后，即可調用GUI_MenuIcoDraw()實現顯示輸出。
Mainmenu[0].Icodat = (Uint8 *) Menuico1;
Mainmenu[0].Title = (Uint8 *) "Open";
Mainmenu[0].Function = (Void(*)())Runopen;
另外，主程序需要先調用GUI_SetColor(1，0)函數來設置前景色及背景色。1表示點顯示，0表示點滅。
4.3圖標菜單選擇
界面中還需實現對圖標菜單的選擇操作。I2C器件ZLG7290提供了I2C接口功能和鍵盤中斷信號。I2C總線是Philips推出的芯片間串行傳輸總線，它以2根連線實現了完善的全雙工同步數據傳送，可以方便的構成多機系統和外圍器件擴展系統。I2C總線采用了器件地址的硬件設置方法，通過軟件尋址*避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統具有zui簡單而靈活的擴展方法。I2C操作模式分為主模式I2C和從模式I2C，分別對應 LPC2210作為主機和從機。
本文采用主模式I2C發送接收數據，從而控制三個按鍵S11、S12、S13的掃描并檢測其連擊次數。程序中先設置好默認菜單，再調用函數ZLG7290_GetKey()讀取被按下的鍵值。ZLG7290_GetKey()函數通過調用IRcvStr (ZLG7290,1,Rece,1)，直接讀取器件ZLG7290上的按鍵值。若S11被按下，表示指向上一個圖標菜單；若S12被按下，表示選擇當前的圖標功能；若S13被按下，表示指向下一個圖標菜單。
Key = ZLG7290_GetKey();
If(Key==KEY_OK) Break; //點擊OK鍵選擇
If(Key==KEY_NEXT)
{ Mainmenu[Select].State = 0; //取消上一選擇
GUI_MenuIcoDraw(Mainmenu [Select]);
Select++; //指向下一菜單
If(Select>2) Select=0;
Mainmenu[Select].State = 1;
GUI_MenuIcoDraw(Mainmenu [Select]);
}
If(Key==KEY_BACK)
{ Mainmenu[Select].State = 0; //取消上一選擇
GUI_MenuIcoDraw(Mainmenu [Select]);
If(Select==0) Select=2;
Else Select--; //指向下一菜單
Mainmenu[Select].State = 1;
GUI_MenuIcoDraw(Mainmenu [Select]);
4.4移動機器人行使軌跡及相關參數顯示
為了能實時更新顯示數據及行使軌跡，PC104將移動機器人的速度，行駛方向，轉角等信息轉化為液晶屏上的坐標信息，并調用基本繪圖函數GUI_Line(Uint32 X0, Uint32 Y0, Uint32 X1, Uint32 Y1, TCOLOR Color)，畫出當前行駛軌跡；同時，將新的速度值及與前方障礙物的距離值更新到相應位置。
4.5人機界面顯示效果
圖3為人機界面實現效果圖，整個顯示窗口大小為240*128；圖標菜單大小為16*16，共有六個圖標；用戶可以根據自己需要添加圖標及對應功能。移動機器人行駛軌跡顯示窗口大小為160*100；其他運動參數顯示窗口大小為80*100，可以顯示當前的速度、障礙物的距離和機器人旋轉角度。圖中小車位置表示軌跡的起點，左下角有坐標顯示和比例尺1:500。

圖3人機界面實現效果圖

多年專業從事大型進口系統備件銷售。主營品牌Foxboro，Tricon，Ovation，Motorola，Xycom，ABB，Allen-Bradley，Schneider，Siemens，GE Fanuc,Yaskawa，Woodward等進口自動化系統備件銷售及系統集成的*，對各大自動化品牌產品有著強大的優勢，同時配備優秀的工程團隊。
◆ 企業名稱：廈門興潤星貿易有限公司

◆ 企業性質： 有限責任公司

◆ 主營業務：DCS,PLC

◆ 經營模式： 貿易

◆ 貿易地區： 全國

◆ :陽

◆ 商務：

◆

◆ :

◆ （備注“0028”收）

◆ ：

◆ 旺旺：xmxrx0028

◆ 郵政編碼：361000

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