单片机智能小车设计+程序
基于STM32的智能循迹小车的设计

基于STM32的智能循迹小车的设计智能循迹小车是一种具有自主导航能力的智能移动机器人,能够根据预设的轨迹路径进行自主轨迹行驶。
该设计基于STM32单片机,采用感光电阻传感器进行循迹控制,结合电机驱动模块实现小车的前进、后退、转向等功能。
一、硬件设计1.MCU选型:选择STM32系列单片机作为主控芯片,具有高性能、低功耗、丰富接口等特点。
2.传感器配置:使用感光电阻传感器进行循迹检测,通过读取传感器的电阻值判断小车当前位置,根据不同电阻值控制小车行驶方向。
3.电机驱动模块:采用直流电机驱动模块控制小车的前进、后退、转向等动作。
4.电源管理:使用锂电池供电,通过电源管理模块对电源进行管理,保证系统正常工作。
二、软件设计1.系统初始化:对STM32单片机进行初始化,配置时钟、引脚等相关参数。
2.传感器读取:通过ADC模块读取感光电阻传感器的电阻值,判断小车当前位置。
3.循迹控制:根据传感器读取的电阻值判断小车相对于轨迹的位置,根据不同的位置控制小车的行驶方向,使其始终保持在轨迹上行驶。
4.电机控制:根据循迹控制的结果,通过电机驱动模块控制小车的前进、后退和转向动作。
5.通信功能:可通过串口通信模块与上位机进行通信,实现与外部设备的数据传输和控制。
三、工作流程1.初始化系统:对STM32单片机进行初始化配置。
2.读取传感器:通过ADC模块读取感光电阻传感器的电阻值。
3.循迹控制:根据读取的电阻值判断小车相对于轨迹的位置,控制小车行驶方向。
4.电机控制:根据循迹控制的结果,通过电机驱动模块控制小车的前进、后退和转向动作。
5.通信功能:可通过串口通信模块与上位机进行通信。
6.循环运行:不断重复上述步骤,实现小车的自主循迹行驶。
四、应用领域智能循迹小车的设计可以广泛应用于各个领域。
例如,在物流行业中,智能循迹小车可以实现自动化的物品搬运和运输;在工业领域,智能循迹小车可以替代人工,进行自动化生产和组装;在家庭生活中,智能循迹小车可以作为智能家居的一部分,实现家庭清洁和智能控制等功能。
基于STC89C52单片机智能小车设计

基于STC89C52单片机智能小车设计一、本文概述随着科技的飞速发展,智能化、自动化已经成为现代社会发展的重要趋势。
在这一背景下,智能小车作为一种集成了控制、传感器、通信等多种技术的智能移动平台,受到了广泛的关注和研究。
本文将以STC89C52单片机为核心,探讨智能小车的设计方案,包括硬件电路的设计、控制算法的实现以及实际应用的展望。
STC89C52单片机作为一款常用的8位微控制器,具有高性价比、稳定可靠、易于编程等优点,在智能小车的设计中发挥着关键的作用。
通过合理的硬件电路设计,可以实现小车的运动控制、传感器数据采集、无线通信等功能。
同时,结合相应的控制算法,可以使小车具备自主导航、避障、路径规划等智能行为。
本文将从硬件和软件两个方面详细介绍智能小车的设计过程。
硬件方面,将重点介绍STC89C52单片机的选型、外围电路的设计以及传感器的选型与连接。
软件方面,将详细介绍小车的控制算法,包括运动控制算法、传感器数据处理算法以及无线通信协议的实现。
本文还将对智能小车的实际应用进行展望,探讨其在智能家居、工业自动化、教育娱乐等领域的应用前景。
通过本文的阐述,旨在为读者提供一个基于STC89C52单片机的智能小车设计思路和方法,为其后续的研究和开发提供参考和借鉴。
二、智能小车硬件设计智能小车的硬件设计是整个项目的基础,其设计的好坏直接影响到小车的性能和稳定性。
在本设计中,我们选择了STC89C52单片机作为小车的核心控制器,它是一款高性能、低功耗的8位CMOS微控制器,具有强大的数据处理能力和丰富的外设接口,非常适合用于智能小车的控制。
电源模块:为了提供稳定的工作电压,我们选择了LM7805三端稳压芯片来构建小车的电源模块,该芯片可以将输入的不稳定电压稳定输出为5V,为单片机和其他模块提供稳定的电源。
电机驱动模块:小车的运动需要靠电机来驱动,我们选择了两款直流电机,通过电机驱动板(如L298N)来控制电机的正反转和转速,从而控制小车的行驶方向和速度。
基于单片机智能遥控小车的设计

基于单片机智能遥控小车的设计引言:一、硬件设计:智能遥控小车的硬件设计包括机械结构和电子模块两个方面。
1.机械结构设计:机械结构设计为小车提供了良好的稳定性和移动能力。
首先,选取适合的底盘结构,确保小车的稳固性和均衡性。
其次,选择合适的电机和轮子,以实现小车的前进、后退和转向功能。
最后,在机械结构中添加传感器支架和摄像头支架,方便后续的传感器和摄像头模块的安装。
2.电子模块设计:电子模块设计包括主控模块、通信模块和电源模块三个部分。
(1)主控模块:主控模块是整个智能遥控小车的核心,它负责接收遥控命令、控制电机的转动并实时处理传感器数据。
选择一款性能较强的单片机作为主控芯片,如STM32系列,以满足小车处理复杂任务的需求。
(2)通信模块:(3)电源模块:电源模块为智能遥控小车提供稳定的电源,要保证小车的正常工作需要满足一定的电流和电压要求。
选取合适的锂电池组或者干电池组作为电源,通过适当的电压调节和保护电路,保证电源的稳定性和安全性。
二、软件设计:智能遥控小车的软件设计包括底层驱动程序的编写和上层应用程序的开发。
1.底层驱动程序:底层驱动程序主要用于控制电机和监测传感器数据。
通过编写合适的电机驱动程序,实现小车的前进、后退和转向功能。
同时,编写传感器驱动程序获取传感器的数据,如超声波测距、红外线检测和摄像头采集等,为上层应用程序提供数据支持。
2.上层应用程序:三、功能拓展:智能遥控小车的功能可以通过添加各种传感器和模块进行拓展,如以下几个功能:1.环境检测功能:通过添加温湿度传感器、二氧化碳传感器等,实时监测环境数据,可以应用于室内空气质量、温湿度调节等应用。
2.避障功能:通过添加超声波传感器、红外线传感器等,在小车前方进行信号检测,实现小车的避障功能。
3.图像识别功能:通过添加摄像头模块,对图像进行处理和分析,实现小车的图像识别功能,如人脸识别、物体识别等。
结论:基于单片机的智能遥控小车设计通过合理的硬件结构和软件设计,实现了远程遥控和实时传输数据的功能。
基于单片机的智能小车设计

基于单片机的智能小车设计基于单片机的智能小车设计1. 简介1.1 背景1.2 目的1.3 系统概述2. 硬件设计2.1 单片机选择与配置2.2 传感器选择与接口设计2.3 驱动电机选择与接口设计2.4 继电器与开关设计2.5 供电系统设计2.6 小车外观设计3. 软件设计3.1 系统架构设计3.2 传感器数据处理算法3.3 控制算法设计3.4 用户界面设计3.5 数据存储与处理4. 小车功能设计4.1 行进控制功能设计 4.2 避障功能设计4.3 跟随功能设计4.4 摄像功能设计4.5 远程控制功能设计4.6 音频播放功能设计5. 系统测试与调试5.1 单元测试5.2 集成测试5.3 系统性能测试6. 生产与制造6.1 原材料选择与采购 6.2 制造流程设计6.3 质量控制与检测7. 成本估算与商业化7.1 材料成本估算7.2 劳动力成本估算7.3 研发成本估算7.4 价格策略7.5 市场推广与销售渠道8. 维护与售后服务8.1 维护计划8.2 售后服务政策8.3 售后服务流程9. 风险评估与合规性要求 9.1 安全风险评估9.2 法规合规性要求10. 附件10.1 电路图10.2 PCB设计图10.3 软件代码11. 法律名词及注释- 单片机: 是一种集成电路,包含了微处理器、存储器和输入/输出接口等功能。
- 传感器: 是一种能够感知环境信息并将其转化为可用电信号的设备。
- 驱动电机: 是将电源提供的电能转化为机械能的设备。
- 继电器: 是一种电控开关,通过电磁原理实现电流的开关控制。
- 开关: 用于控制电流的开关设备。
- 供电系统: 提供电力给电子设备的系统,包括电源、电池等部分。
- 用户界面: 提供用户与系统之间交互的界面。
- 数据存储与处理: 将数据存储到内存中,并进行相关的处理与分析。
- 单元测试: 对系统各个模块进行独立测试。
- 集成测试: 将各个模块进行集成测试,验证其功能是否正常。
基于stm32单片机的碰撞小车设计任务书

任务书一、任务背景碰撞小车是一种常见的智能小车,其主要特点是根据外部环境的变化来实现自主避障或者碰撞探测,并能够通过相应的控制算法来进行动作调整。
基于STM32单片机的碰撞小车设计将充分利用单片机的强大计算能力和丰富的外设资源,实现一个稳定、灵活的碰撞小车。
二、任务目标1. 设计并实现一个基于STM32单片机的碰撞小车系统。
2. 实现小车的自主避障和碰撞探测功能。
3. 通过合理的姿态控制算法,使得小车能够在遇到障碍物时快速做出反应并进行动作调整。
三、任务内容和步骤1. 系统硬件设计a. 硬件评台选型:选择适合碰撞小车设计的STM32系列单片机,考虑计算能力、外设资源、功耗等因素进行合理选型。
b. 传感器选择:选择能够实现碰撞探测和环境识别的传感器,如红外传感器、超声波传感器等。
c. 电机驱动:选择合适的电机驱动器件,设计驱动电路,保证小车在遇到障碍物时能够快速做出相应动作。
d. 电源设计:设计符合小车工作需求的稳定电源电路,确保系统能够稳定运行。
2. 系统软件设计a. 系统架构设计:设计系统的软件架构,包括任务划分、模块设计等。
b. 碰撞探测算法设计:设计碰撞检测算法,通过传感器检测到障碍物时及时做出反应。
c. 自主避障算法设计:设计自主避障算法,通过对环境的识别和分析,使得小车能够绕开障碍物。
d. 姿态控制算法设计:设计合理的姿态控制算法,使得小车在动作调整时能够保持稳定。
3. 系统集成和调试a. 硬件和软件集成:将系统硬件和软件进行集成,保证各模块能够正常协同工作。
b. 系统调试和优化:对系统进行全面调试和优化,确保系统的稳定性和可靠性。
c. 系统性能测试:对系统进行全面的性能测试,包括碰撞探测、自主避障、姿态控制等方面。
四、任务时间安排1. 系统硬件设计:预计耗时3周。
2. 系统软件设计:预计耗时4周。
3. 系统集成和调试:预计耗时2周。
4. 系统性能测试:预计耗时1周。
五、任务成果1. 完整的基于STM32单片机的碰撞小车系统设计方案,包括硬件设计、软件设计、系统集成和调试、系统性能测试等。
单片机智能小车课程设计

单片机智能小车课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握单片机的基本原理,理解其在智能小车控制中的应用。
2. 学习并掌握智能小车的基本电路连接和编程方法,能够实现小车的基本运动控制。
3. 了解传感器的工作原理,学会使用传感器对智能小车进行环境感知和路径规划。
技能目标:1. 培养学生动手操作能力,能够独立完成智能小车的组装和调试。
2. 培养学生编程思维,能够运用所学知识解决实际问题,实现智能小车的功能拓展。
3. 提高学生团队协作能力,学会在项目中进行沟通与分工合作。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对单片机及智能硬件的兴趣,激发创新意识,提高学习积极性。
2. 培养学生勇于尝试、克服困难的精神,增强自信心。
3. 培养学生关注社会热点问题,了解智能技术在现实生活中的应用,提高社会责任感。
本课程针对初中年级学生,结合单片机及智能小车相关知识,注重实践操作和创新能力培养。
在教学过程中,教师需关注学生的个体差异,因材施教,确保课程目标的达成。
课程目标分解为具体学习成果,便于后续教学设计和评估,以提高课程的实用性和针对性。
二、教学内容1. 单片机原理:介绍单片机的组成、工作原理,重点讲解内部寄存器、I/O 口、定时器等基本功能。
相关教材章节:第三章单片机原理及其应用。
2. 智能小车电路连接:讲解智能小车的基本电路组成,包括电机驱动、电源管理、传感器接口等。
相关教材章节:第四章智能小车电路设计与实践。
3. 编程基础:学习单片机编程语言(如C语言),掌握基本编程语法和逻辑控制,实现小车运动控制。
相关教材章节:第五章单片机编程基础。
4. 传感器应用:介绍常用传感器(如红外、超声波、光电等)的工作原理,学会使用传感器进行环境感知和路径规划。
相关教材章节:第六章传感器及其应用。
5. 智能小车组装与调试:指导学生进行智能小车的组装,学会使用调试工具,如示波器、逻辑分析仪等。
相关教材章节:第七章智能小车组装与调试。
6. 创新实践:鼓励学生进行功能拓展,如增加避障、循迹、远程控制等功能。
单片机的智能小车设计

单片机的智能小车设计
单片机的智能小车设计是将单片机应用于智能小车的研发。
它的主要目的是让智能小车可以智能地运动,例如自动导航,路径规划和跟随功能等。
为了使智能小车具有智能行走的能力,需要将单片机应用于智能小车设计。
单片机作为一种嵌入式多功能控制器,具有体积小、速度快、功耗低和可靠性高等特点,它可以正确地执行指定程序,从而控制智能小车的运动。
使用单片机来控制智能小车,我们必须安装有电机驱动控制子系统、传感器子系统以及单片机的CPU子系统。
这三个子系
统之间非常重要,并能够协同工作。
电机驱动子系统包括驱动电机,用来控制智能小车的前进后退运动;传感器子系统主要用于检测外界环境信息,以便对智能小车的运动做出反应;CPU子系统能根据由传感器子系统检
测到的外界环境信息,结合人工写好的控制程序,实时给出正确的控制信号,以实现智能小车的自动行走。
此外,智能小车还可以安装有相关的软件,例如避障软件,路径规划软件,声控软件等。
这些软件能够根据实际情况为智能小车提供正确的智能指导,以便使智能小车更加智能地行走。
通过以上这些子系统的配合,单片机智能小车就可以实现自动识别路径、避障、跟随等功能,从而达到智能行走的目的。
可以说,单片机智能小车设计已经大大提高了智能小车的功能性、
实用性以及可靠性,它不仅提高了智能小车的功能,而且简化了智能小车的控制方式,同时也降低了设计成本。
基于单片机的智能小车速度控制设计

基于单片机的智能小车速度控制设计一、本文概述随着科技的飞速发展,智能化、自动化已成为现代工业和生活的重要趋势。
智能小车作为这一趋势的代表之一,其研究与应用日益受到人们的关注。
智能小车在无人驾驶、物流配送、智能巡检等领域具有广泛的应用前景。
而速度控制作为智能小车运行过程中的关键环节,其设计的优劣直接影响到小车的性能与稳定性。
因此,本文旨在探讨基于单片机的智能小车速度控制设计,以期为智能小车的实际应用提供有益的参考。
本文将首先介绍智能小车速度控制的重要性及其研究背景,阐述基于单片机的速度控制设计的基本原理与优势。
接着,文章将详细分析智能小车速度控制系统的硬件组成和软件设计,包括单片机的选型、电机驱动电路的设计、速度传感器的选择以及控制算法的实现等。
在此基础上,文章还将探讨如何通过优化算法和硬件配置来提高智能小车的速度控制精度和稳定性。
文章将总结基于单片机的智能小车速度控制设计的实际应用效果,展望未来的发展趋势与挑战。
通过本文的研究,我们期望能够为智能小车的速度控制设计提供一种新的思路和方法,推动智能小车技术的进一步发展,为智能交通和智能化生活贡献一份力量。
二、智能小车速度控制的意义和现有技术智能小车的速度控制是现代智能车辆技术中的关键组成部分。
它对于提高小车的行驶安全性、提升运输效率以及实现无人驾驶等先进功能具有极其重要的意义。
精确的速度控制能够确保小车在复杂多变的环境中保持稳定,避免因速度过快或过慢导致的碰撞或延误。
通过速度控制,智能小车可以在不同路况和交通条件下实现自适应调整,提高行驶效率。
速度控制还是实现智能小车高级功能如自动巡航、自动避障等的基础,对于推动智能车辆技术的发展具有重要意义。
目前,智能小车的速度控制技术主要依赖于电子控制单元(ECU)和传感器技术。
ECU通过接收来自各种传感器的信号,如轮速传感器、加速度传感器等,实现对小车速度的精确控制。
同时,随着微处理器技术的发展,越来越多的智能小车开始采用基于单片机的控制系统,这种系统具有集成度高、成本低、可靠性强的优点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程设计作品:自动避障小车组员:常凯刘旭巩靖一、前言设计背景:在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测,这些就需要用机器人来完成。
而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。
因此,自动避障系统的研发就应运而生。
我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。
意义随着科技的发展,对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门,这就使机器人的自动避障有了重大的意义。
我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。
自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统,让机器人在行进中自动避过障碍物。
成员情况本组三位成员均为2005级基地班学生,都选修过数字电路课程。
二、总体方案设计1、设计要求小车从无障碍地区启动前进,感应前进路线上的障碍物后,根据障碍物的位置选择下一步行进方向。
并可通过两个独立按键对小车进行控速。
2、小车自动避障的原理小车车头处装有三个光电开关,中间一个光电开关对向正前方,两侧的光电开关向两边各分开30度,(如右图所示)。
小车在行进过程中由光电开关向前方发射出红外线,当红外线遇到障碍物时发生漫反射,反射光被光电开关接收。
小车根据三个光电开关接受信号的情况来判断前方障碍物的分布并做出相应的动作。
光电开关的平均探测距离为30cm。
3、模块方案比较及论证根据设计要求,我们的自动避障小车主要由六个模块构成:车体框架、电源及稳压模块、主控模块、逻辑模块、探测模块、电机驱动模块组成。
各模块分述如下:3.1车体框架在设计车体框架时,我们有两套起始方案,自己制作和直接购买玩具电动车。
方案一:自己设计制作车架自己制作小车底盘,用两个直流减速电机作为主动轮,利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。
减速电机扭矩大,转速较慢,易于控制和调速,符合避障小车的要求。
而且自己制作小车框架,可以根据电路板及传感器安装需求设计空间,使得车体美观紧凑。
但自己制作小车设计制作周期较长,且费用较高,因而我们放弃这一方案。
方案二:购买玩具电动车玩具电动车价格低廉,有完整的驱动、传动和控制单元,其中传动装置是我们所需的,缩短了开发周期。
但玩具电动车采用普通直流电机驱动,带负载能力差,调速方面对程序要求较高。
同时,玩具电动车转向依靠前轮电机带动前轮转向完成,精度低。
考虑到利用玩具电动小车做车架开发周期短,可留够充分的时间用于系统调试,且硬件上的不足我们有信心用优良的算法来弥补,故我们选择方案二。
3.2电源及稳压模块方案一:采用交流电经直流稳压处理后供电采用交流电提供直流稳压电源,电流驱动能力及电压稳定性最好,且负载对电源影响也最小。
但由于需要电线对小车供电,极大影响了壁障小车行动的灵活性及地形的适应能力。
而且壁障小车极易把拖在地上的电线识别为障碍物,人为增加了不必要的障碍。
故我们放弃了这一方案。
方案二:采用蓄电池供电蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能,且成本低廉。
可采用蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电,再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。
但蓄电池体积相对庞大,且重量过大,造成电机负载过大,不适合我们采用的小车车架(玩具电动车车架)。
故我们放弃了这一方案。
方案三:采用干电池组进行供电采用四节干电池降压至5V后给单片机及其他逻辑单元供电,另取六节干电池为电机及光电开关供电。
这样电机启动及制动时的短暂电压干扰不会影响到逻辑单元和单片机的工作。
干电池用电池盒封装,体积和重量较小,同时玩具车底座可以安装四节干电池,正好可为单片机及其他逻辑单元供电。
在稳压方面,起始时考虑使用7805芯片对6V的电池电压进行降压稳压。
但考虑到这样使得7805芯片消耗大量能量,降低电池寿命;同时,由于mega16、光电开关、小车电机对于供电电压要求并不苛刻,故我们将6V电池电压接一个二极管降压后直接给单片机及其他逻辑单元供电。
而电机和光电开关的电源不做稳压处理。
这样只需在小车主板上加两个调速按钮,根据电池电量选择合适功率即可,甚至于可直接在软件里设置自动换挡。
综合考虑,我们采用方案三。
示意图如下3.3主控模块作为单片机原理与接口技术课程的course project,我们直接选用了课程主要介绍的,Atmel公司的ATmaga16L单片机作为主控模块。
Mega16是高性能、低功耗的8 位AVR 微处理器,具有先进的RISC结构,内部集成两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器和一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器。
可通过JTAG对MCU进行程序烧写及仿真。
内置晶振,使用方便。
在设计开发过程中我们使用课程设计提供的开发板进行程序调试和下载,配车使用时直接将MCU拔出插入我们小车系统电路板底座中。
示意图如下:3.4 逻辑模块在探测模块和单片机中断接口之间、独立按键与单片机中断接口之间,需要经过电平的逻辑处理进行连接。
主要涉及到一个三输入或非门和一个二输入与门。
这两个逻辑关系我们直接选用74HC系列的集成芯片实现。
由于三输入或非门在市场上很难购买到,我们采用了两个二输入或非门和一个二输入与门完成了三输入或非门。
由于我们采用的74HC08(四二输入与门)、74HC02(四二输入或非门)均为四二输入的,各提供四个二输入与门和四个二输入或非门,我们用各用一片芯片即可实现所需逻辑功能。
示意图如下:3.5探测模块方案一:使用超声波探测器超声波探测器探测距离远,测距方便。
但由于声波衍射现象较严重,且波包散面太大,易造成障碍物的错误判断。
同时,超声波探测具有几厘米甚至几十厘米的盲区,这对于我们的避障小车是个致命的限制。
故我们放弃了这一方案。
方案二:使用光电对管探测光电对关价格低廉,性能稳定,但探测距离过近(一般不超过3cm),使得小车必须制动迅速。
而我们由于采用普通直流电机作为原动力,制动距离至少需要10cm。
因此我们放弃了这一方案。
方案三:使用视频采集处理装置进行探测使用CCD实时采集小车前进路线上的图像并进行实时传输及处理,这是最精确的障碍物信息采集方案,可以对障碍物进行精确定位和测距。
但是使用视频采集会大大增加小车成本和设计开发难度,而且考虑到我们小车行进转弯的精确度并未达到视频处理的精度,因而使用视频采集在实际应用中是个很大的浪费,所以我们放弃了这一方案。
方案四:使用光电开关进行障碍物信息采集使用三只E3F-DS30C4光电开关,分别探测正前方,前右侧,前左侧障碍物信息,在特殊地形(如障碍物密集地形)可将正前方的光电开关移置后方进行探测。
E3F-DS30C4光电开关平均有效探测距离0~30cm 可调,且抗外界背景光干扰能力强,可在日光下正常工作(理论上应避免日光和强光源的直接照射)。
我们小车换档调速后的最大制动距离不超过30cm,一般在10~20cm左右,因而探测距离满足我们的小车需求。
综上考虑,我们选用方案四。
示意图如下:3.6电机驱动模块方案一:使用分立原件搭建电机驱动电路使用分立原件搭建电机驱动电路造价低廉,在大规模生产中使用广泛。
但分立原件H桥电路工作性能不够稳定,较易出现硬件上的故障,故我们放弃了这一方案。
方案二:使用L298N芯片驱动电机L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的IO口提供信号,而且带有使能端,方便PWM调速,电路简单,性能稳定,使用比较方便。
L298N芯片可以驱动两个二相电机,也可以驱动一个四相电机,正好符合我们小车两个二相电机的驱动要求。
综合考虑,我们采用L298N芯片驱动小车电机。
控制示意图如下:?最终方案如下:使用干电池组对系统供电,改造玩具电动车作为小车底座,采用Mega16L作为主控芯片,采用E3F-DS30C4光电开关进行障碍物探测,使用L298N驱动直流电机。
逻辑关系处理使用74HC系列芯片完成。
三、单元模块设计1、各单元模块功能介绍及电路设计自动避障小车系统的整体电路原理图如下:??1.1 直流电源降压经过测量,一般四节新南孚电池串联带负载后可提供5.8V电压。
经过二极管稳压至5.1~5.2V后给逻辑器件供电并给系统提供高电平标准。
?1.2 主控芯片使用Mega 16L的PA0~PA3接电机驱动芯片L298N的IN1~IN4,实现对电机驱动芯片的控制,进而控制电机的转动。
使用Mega 16L的PB0~PB2接经过电平转换的探测器信号线,实现对障碍物信息的采集。
使用Mega 16L的PC0、PC1接受独立按键信号,实现对小车行进过程中速度的控制。
由于我们小车电机电源没有经过稳压,随着电池电量的消耗,电机电池组的电压逐渐降低,因而小车速度会发生变化。
我们就可以通过独立按键对速度进行提前设定,使得即使电池组电量变化,小车也能按预定速度行进。
使用Mega 16L的PD2、PD3接收中断信息。
在软件部分我们可以看到,随着程序的不断完善,最终我们的INT0,即PD2并没有使用。
使用引脚10为单片机供电,引脚31接地。
?1.3 逻辑模块设计任务:三个传感器信号线给出逻辑电平信号,当任何一个是高电平时,给INT0一个低电平信号。
(如上一部分所述,最终我们用定时器中断代替了这个外部中断,但作为硬件设计和焊接的一部分,我们还是给以阐释)。
两个独立按键分别控制提速和减速,没有按下时,信号线给出高电平。
当任意一键按下时,信号线给出低电平,同时给出一个低电平给INT1。
任务实现:第一个任务的实现原本想采用三输入或非门74HC27 实现。
但由于市场上缺乏供应,我们用74HC08的一个二输入与门和74HC02的两个二输入或非门完成。
?第二个任务逻辑的实现使用74HC08的一个与门实现。
按键功能的实现,是使用了两个5K1的电阻分别连接两个按键与逻辑高电平(+5V),无键按下电平上拉至逻辑高电平,有键按下时降至0V。
1.4 探测模块探测模块的电路图:设计任务:1. 三个光电开关探测前方障碍物。
2. 将光电开关传回的非标准的开关电平信号转换成CMOS标准电平(即将0~9V转换成0~5V)。
任务实现:1. 光电开关发射出的红外线在经障碍物漫反射后会由光电开关再接收到,这会引起光电开关传回的电平的变化。
若前方有障碍物,则光电开关传回低电平;若前方无障碍物,则光电开关传回的是高电平。
有电平的变化可以实现对前方障碍物的探测。
2. 光电开关传回的信号是非标准的电平信号,这对于Mega16芯片是不适用的。
因此,我们使用了三个8050三极管来实现电平的转换。
由三极管的电气特性,当其基极为低电平时,即基极——发射极电压小于导通压降,其输出电平为高电平,在其输出端有用一个5K1的电阻上拉,使输出的高电压为+5V;而在基极为高电平时,三极管发射极正偏,输出电平为0。