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STM32的肌电假肢手控制

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:31 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:32 | 只看该作者
    本文研制的控制系统硬件部分主要由四部分组成,包括主控制模块、手指控制
模块、传感器模块、电源电路。控制系统硬件总体框图如图4.1所示。其中主控制
模块系统采用STM32F407作为主控芯片,主要完成肌电信号的采集和手势模式识
别,并负责协调五个手指的运动,还要接收接近觉传感器信号并加以处理,同时对
腕关节的电机控制和位置传感器的接收,电路主要包括主控制器的最小系统电路、
外部flash电路、RS48_5通信电路、USB转串口电路和腕关节电机驱动电路等。手
指控制模块采用STM8S207单片作为主控芯片,主要负责直流伺服电机的控制、
手指位置传感器和电流传感器信号采集及处理以及电机编码器信号的处理,主要
包括STM 85207最小系统电路、直流伺服电机驱动电路、电机电流检测电路、RS48_5
通信电路和编码器信号处理电路等。传感器模块包括接近觉传感器和位置传感器
电路两部分。电源电路主要包括12V转_5 V电路和_5 V转3.3 V电路。主控制模块
与手指控制模块之间采用RS-48_5通信协议进行通信。为了方便假手与PC进行
通信,手掌控制系统集成了USB转串口接口。下面将分别介绍各模块的电路设计,
以及PCB板的制作。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:33 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:36 | 只看该作者
    主控制芯片作为整个系统的核心处理器件,需要承担较复杂的任务,包括肌电
信号采集、信号特征提取、信号模式识别、通信、产生控制信号和接收传感器信号
等,所以快的处理速度、高的主频、丰富的外设这些特性都必不可少。同时系统应
用于肌电假肢手控制,而肌电假肢手一般情况下都使用电池供电,这就要求主控制
芯片具有较低的功耗。
    综合上述分析,选择ST公司的32位基于ARM Cortex-M4内核的STM32F4
系列高性能微控制器中的STM32F407VET6作为系统的主控制芯片。STM32F4系
列微控制器基于ARM Cortex-M4内核,集成了单周期DSP指令和FPU,并提供最
高达168 MH的主频和210DMIPS的处理能力。
    本文采用的STM32F407VET6芯片采用LQFP 100的封装,具有_512KB的片
上闪存,196k字节的内嵌SRAM,并且具有相当丰富的外设,包括12个16位定
时器、2个32位定时器、2个DMA控制器(共16个通道)、3个SPI, 3个I2C,  6
个串口、3个12位ADC, 2个12位DAC器等,并提供82个通用I/O口。
    下面将分别介绍各部分电路STM32F407VET6的最小系统的外围电路,包括
电源电路、时钟电路、复位电路和唤醒电路以及程序引导电路等。
①时钟和电源电路
    由于STM32F407的工作电压范围在1.8-3.6V之间,这里选择3.3 V为其提供
工作电压,并使用O.luf和l0uf的电容组成滤波电路,如图4.2所示。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:37 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:37 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:38 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 16:38 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 17:27 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 17:31 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-28 17:32 | 只看该作者
    本文使用RS48_5总线作为主控制器和多个手指控制器之间的通信总线,主控
制模块为主设备,五个手指模块为挂在总线上的五个节点。RS48_5为2线、半双
工、多点通信的标准,符合OSI模型物理层的电气特性。RS48_5仅规定了接受端
和发送端的电气特性,并使用缆线两端的电压差值来表示传递信号。这里使用
MAX48_5芯片作为转换芯片,并使用USART2外设与相连,其电路如图4.11所示,
1和4引脚分别连接到 USART2的RXD和TXD引脚。为实现阻抗匹配,为RS48_5
总增加了2个12052终端匹配电阻。PA1用于控制MAX48_5处于发送还是接收状
态。P9的两个端子连接到手指控制模块的MAX48_5的A, B端

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LED2013| | 2019-6-28 23:35 | 只看该作者
看到这些图,让我想起了,中国人什么时候才能卖日本人已经开始卖的机器人啊

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飞翔的鱼2019| | 2019-6-29 18:42 | 只看该作者

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