单片机应用-智能小车设计

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基于单片机的智能小车的设计

基于单片机的智能小车的设计

基于单片机的智能小车的设计摘要:本文基于单片机的智能小车的设计,旨在介绍如何利用单片机构建一台可以具备自主移动、避障、计算机视觉等功能的智能小车。

设计方案中,我们使用了Arduino单片机、红外避障传感器、超声波测距模块、直流电机等部件。

通过编写C程序,实现了小车的自主移动、避障、根据环境反应等功能。

设计方案中的Arduino单片机具有高度的集成度、易于学习和操作等优点,为初学者提供了一个不错的学习平台。

关键词:单片机、智能小车、避障传感器、计算机视觉引言:智能小车是一种能够自主移动、避障、计算机视觉等功能的机器人。

具有良好的控制和感知能力,可以广泛应用于工业自动化、机器人研究、教育等领域。

本文基于单片机的智能小车的设计,将介绍如何构建一台具有自主移动、避障、计算机视觉等功能的智能小车。

设计方案:本文采用的单片机是Arduino单片机,它具有高度的集成度、易于学习和操作等优点。

通过编写C程序,实现小车的自主移动、避障、计算机视觉等功能。

下面我们将详细介绍设计方案中所用到的部件。

1、红外避障传感器红外避障传感器是一种检测环境障碍物的传感器。

它通过发射红外线和接收红外线来探测周围的障碍物,进而实现小车的避障功能。

在本设计方案中,我们采用了4个红外避障传感器,分别装在小车前、后、左、右四个方向。

2、超声波测距模块超声波测距模块是一种测量距离的传感器。

它通过发射超声波并接收反射回来的波来测量与障碍物的距离。

在本设计方案中,我们使用超声波测距模块来帮助小车判断前方障碍物的距离。

3、直流电机直流电机是小车的驱动部分。

通过控制电机的正反转来实现小车的前进、后退和转向。

在本设计方案中,我们采用了两个直流电机来驱动小车。

编程实现:在编程的实现过程中,我们利用C语言编写了控制程序。

程序中通过Arduino单片机读取四个红外避障传感器、超声波测距模块的数据,并根据这些数据实时调整小车的运动状态。

下面是程序的主要流程:1、启动程序,初始化各个部件2、获取红外避障传感器的数据3、将传感器数据转换成小车需要控制的运动方向4、判断前方是否有障碍物5、根据判断结果调整小车运动方向6、重复执行2-5步,实现小车的自主移动和避障功能。

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

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基于单片机的智能小车设计一、引言本文档旨在介绍一个基于单片机的智能小车设计。

智能小车是一种能够自主感知环境、做出决策并执行动作的。

本设计将通过单片机控制小车的移动与感知功能,使其能够自主避障、跟随线路、遥控操作等。

二、需求分析2.1 功能需求●小车应能够通过避障传感器、红外线传感器等感知器件检测周围环境,自主避开障碍物。

●小车应能够根据预设的线路进行自主导航,并能跟随或保持在线路上运行。

●小车应支持遥控操作,用户可以通过遥控器控制小车的运动。

●小车应能够通过摄像头等视觉传感器获取实时图像并进行图像处理。

2.2 硬件需求●单片机控制模块。

●电机驱动模块。

●避障传感器模块。

●红外线传感器模块。

●摄像头模块。

●遥控器模块。

2.3 软件需求●单片机控制程序。

●图像处理算法。

●遥控器控制程序。

三、系统设计3.1 硬件设计3.1.1 单片机控制模块●选择合适的单片机控制模块,如Arduino、Raspberry Pi等。

●连接电机驱动模块、避障传感器模块、红外线传感器模块、摄像头模块等。

3.1.2 电机驱动模块●选择适合的电机驱动模块,如直流电机驱动器、步进电机驱动器等。

●连接电机驱动器与电机,控制小车的运动。

3.1.3 避障传感器模块●选择合适的避障传感器模块,如超声波传感器、红外线传感器等。

●连接避障传感器与单片机,实现避障功能。

3.1.4 红外线传感器模块●选择合适的红外线传感器模块,用于检测线路。

●连接红外线传感器与单片机,实现跟随线路功能。

3.1.5 摄像头模块●选择合适的摄像头模块,如USB摄像头、树莓派摄像头等。

●连接摄像头与单片机,获取实时图像。

3.1.6 遥控器模块●选择合适的遥控器模块,如无线遥控器等。

●连接遥控器与单片机,实现遥控操作功能。

3.2 软件设计3.2.1 单片机控制程序●编写控制程序,根据传感器的信号进行相应的处理,并控制电机驱动模块控制小车的运动。

基于单片机的智能小车的设计毕业论文总

基于单片机的智能小车的设计毕业论文总

基于单片机的智能小车的设计-毕业论文-总————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:基于单片机的智能小车的设计摘要单片机作为一种微型控制器,自走入人们的视野以来,就随着科技进步不断地更新换代。

它能够将计算机所有关键的零件整合集中在一块芯片上,并且具有强大的计数功能,以及各种必要的接口,因此单片机在自动控制系统中通常处于核心地位。

本文对于智能小车的设计思路就应用了最常见的AT89S51单片机作控制处理器,该单片机在低功率的基础上,能够保持其性能在一个较高的水平上,且其8K的处理器够灵巧,适用于嵌入式产品,在众多单片机中,表现较为优秀。

本设计是在单片机的基础上实施的,兼具数据处理、即时调控和报警提醒功能,小车接到行驶指令后,红外探头会检测路况信息(是否处在黑线路径范围内)并反馈给单片机处理,单片机判断后作出相应指令,由电机驱动使小车执行相应行驶动作。

单片机与系统的配合使智能小车的行驶保持灵敏迅速的状态。

关键词:单片机寻迹报警红外线电机驱动AbstractWith the rapid development of science and technology in recent years,SCM applications arecontinually deepen ing.Traditionalcontroltest drive at the same ti me, the rapidly growing update. In real-timedetect ionandcontrolof the microcomputer application system,the microcontrolleris oftenused asacore component.SCM is the main featureint egrated computer chip ina micro-computer. Itis a setof multi-counting and the interface in oneof the micro-controller. The 51 single-chip microcontroll eris the mosttypical andmost representative one.Thedesignof the mainapplicationAT89S51asthecontrol,anddisplaydriverintegratedcircuit sand other systems.Based on single chipdesign.MCUAT89S51 using the controlleras an alarm device that can givefull playto AT89S51ofdata processing and real-time control functions.Make the system work in the bestcondition,improvethesystem sensit ivity.Whentwo signal driven forward bycar tracing module,theinfrares onwhether to producelevel signalsthrough the black,retutn again according to requirement ofdesign procedure of judgment for motor drivermodule,itcontrolsthe car turning back forward ofrunning onthe blackline.Keywords:SCM,Tracing, Alarm device,Levelsignals,Motor driver module目录摘要ﻩ错误!未定义书签。

基于单片机的多功能智能小车设计

基于单片机的多功能智能小车设计

基于单片机的多功能智能小车设计智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。

智能电动车就是其中的一个体现。

本次设计的简易智能电动车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心;采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片,从而把反馈到的信号送单片机,使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶,并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶;采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度;采用1602LCD实时显示小车行驶的时间,小车停止行驶后,轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。

本设计结构简单,较容易实现,但具有高度的智能化、人性化,一定程度体现了智能。

目录1 设计任务 (3)1.1 要求 (3)2 方案比较与选择 (4)2.1路面检测模块 (4)2.2 LCD显示模块 (5)2.3测速模块 (5)2.4控速模块 (6)2.5模式选择模块 (7)3 程序框图 (7)4 系统的具体设计与实现 (9)4.1路面检测模块 (9)4.2 LCD显示模块 (9)4.3测速模块 (9)4.4控速模块 (9)4.5复位电路模块 (9)4.6模式选择模块 (9)5 最小系统图 (10)6 最终PCB板图 (12)7 系统程序 (13)8 致谢 (46)9 参考文献 (47)10 附录 (48)1. 设计任务:设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。

1.1 要求:1.1.1 基本要求:(1)分区控制:如(图1)所示:(图1)车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线)。

在第一个路程C~D区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s;第二个路程D~E区(2米)以高速行驶,通过时间不得多于4秒;第三个路程E~F区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s。

基于单片机的智能小车的设计

基于单片机的智能小车的设计

基于单片机的智能小车的设计智能小车在当今社会中得到越来越广泛的应用,它不仅可以为人们的生活带来方便,还能在工业生产和科研领域发挥关键作用。

而基于单片机的智能小车设计是其中的一个重要方面,它通过利用单片机的高度集成和强大功能,实现智能小车的自主控制和感知任务。

本文将深入探讨基于单片机的智能小车设计的关键技术和发展趋势,为读者提供一些有益的参考和启发。

智能小车的设计中,传感器是至关重要的一环。

而对于基于单片机的智能小车来说,选择合适的传感器和设计有效的传感器数据采集方案显得尤为重要。

在传感器选择方面,常用的传感器有红外传感器、超声波传感器、光电传感器等,它们可以实现对障碍物的检测和环境信息的感知。

在传感器数据采集方案设计上,需要考虑到传感器数据的采集频率、传感器数据的处理方式以及传感器数据与单片机的接口方式等。

通过合理设计传感器的选择和数据采集方案,可以有效提高智能小车的感知能力和控制精度。

除了传感器外,基于单片机的智能小车设计还需要考虑到智能控制算法的设计。

智能控制算法是实现智能小车自主行驶和避障的核心,它可以通过对传感器数据的处理和分析,实现对小车行驶方向和速度的实时控制。

常用的智能控制算法包括PID算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等,它们分别适用于不同的应用场景和控制需求。

在智能控制算法的选择和设计中,需要考虑到算法的实时性、稳定性和可调节性,以实现对智能小车的精确控制和智能决策。

在设计基于单片机的智能小车时,硬件设计也是一个不可忽视的方面。

合理的硬件设计可以有效提高智能小车的性能和稳定性,为控制算法的实现提供良好的硬件支持。

常用的硬件设计包括电机驱动电路设计、电源管理电路设计和通信接口电路设计等。

其中,电机驱动电路设计是最为关键的一环,它可以实现对小车电机的精确控制和驱动,保证小车的行驶稳定性和速度调节精度。

电源管理电路设计则是保证小车电路的稳定供电和功耗管理,避免因电路供电不稳定导致小车控制系统工作异常。

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
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

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。

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智能小车设计所谓智能系统,应该是在没有人为因素干预下,能够完全的或者部分的对外部刺激因素做出适当响应的系统。

通常这种系统无论复杂还是简单,其硬件结构都可以分为传感、控制以及执行三个部分,好比人的各种感官、大脑以及四肢。

下面就从这三个方面进行智能小车的设计,该小车具备自动循迹能力(非人为控制下按照指定路线行走),并且随着不同传感器的加入,能够完成更多的功能,比如壁障、走迷宫、寻光、通过电脑及手机等上位机控制等等。

一、控制部分:图1 单片机最小系统原理图图2 控制信号输入部分原理图图3 控制部分电源输入开关图4 显示接口图5 DS18B20/1838一体化接口及ISP接口该智能小车整个控制部分电路原理如以上5个图所示,可分为主控芯片最小系统、控制信号输入、电源以及各类接口四个部分。

1.主控芯片最小系统:在本设计中所使用的主控芯片为51系列单片机,为保证其正常工作所必需的外围电路包括晶振电路、复位电路以及P0口上拉电阻。

当然以上三个部分只能保证单片机正常运转,但若只是这样基本没有什么实际意义,根据不同的任务要求,需要让单片机在适当的引脚上连接相应的设备。

这里结合智能小车所需的功能以及未来方便扩展的需要,除了设置4个3头插针连接红外光电开关、舵机(距离探测时会用到)以及给其他传感器供电外,还将单片机P0、P1、P2、P3口用排针引出,其中P1使用双排针,一排与8个LED灯相连,可在日后测试时方便观察信号变化。

具体连接如图1所示。

2. 控制信号输入部分:51系列单片机接收外部信号无非通过两个渠道,一个是其4个并行的I/O口,另一个就是其自带的串口,相较之下,串行口的拓展能力更强一些。

如图2所示,在本设计中,利用单片机的I/O口设置了4个按键进行人机交互,同时在其串口上连接了一块USB/串口转换芯片PL2303。

PL2303:是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB 接口转换器,可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利联接的解决方案。

该器件内置USB 功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART,只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换,能够方便嵌入到各种设备,该器件作为USB/RS232 双向转换器,一方面从主机接收USB 数据并将其转换为RS232 信息流格式发送给外设;另一方面从RS232 外设接收数据转换为USB 数据格式传送回主机。

这些工作全部由器件自动完成,开发者无需考虑固件设计。

PL2303 的高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统COM 端口,并允许基于COM 端口应用可方便地转换成USB 接口应用,通讯波特率高达 6 Mb/s。

该器件具有以下特征:完全兼容USB1.1 协议;可调节的3~5 V 输出电压,满足3V、3.3V 和5V 不同应用需求;支持完整的RS232 接口,可编程设置的波特率:75b/s~6 Mb/s,并为外部串行接口提供电源;512 字节可调的双向数据缓存;支持默认的ROM 和外部EEPROM 存储设备配置信息,具有I2C 总线接口,支持从外部MODEM信号远程唤醒;支持Windows98, Windows2000,WindowsXP 等操作系统;28 引脚的SOIC 封装。

以上是PL2303芯片的基本介绍,通俗的讲就是该芯片通过驱动可以在PC机上虚拟出一个COM口,使USB接口模拟串口的功能,一般使用情况下主要关心1、5、15、16四个引脚,具体连接参看图2。

3.电源部分:电源部分设计为双供电方式,从图3中可以看到,当切换开关上方闭合时,控制板通过电源接头供电,当切换开关下方闭合时,控制板通过USB接口供电。

4.各类接口部分:这里所提供的接口分别为1602、12864LCD标准接口、DS18B20/1838一体化接口、ISP接口以及图2中所示的由PL2303芯片扩展的USB接口,保证了基本的输出扩展及传感器信号源扩展。

由于已将单片机的I/O口引出,不必担心接口是否够用的问题,日后根据需要通过杜邦线可以随时扩展新的接口。

二、执行部分:这里所说的执行部分指的是智能小车上能够表现出其对外部条件作出的反应的部分,这种反应可以是运动,也可以是声或者光。

图6 LED数码管显示1.LED数码管显示:图6所示为4位共阳极LED数码管显示电路,该部分可用于实时显示有关智能小车当前运行状态,比如速度、前方障碍物距离等等。

如果根据实际需要进行相应的扩展,则可以用于显示更多类型的信息,比如加入A\D转换器可以显示当前电池的电压情况,加入温度传感器可以显示当前的工作温度等等。

图7 蜂鸣器2.蜂鸣器图7所示为简单的蜂鸣器电路,该蜂鸣器可用于对智能小车运行时的一些特定状况进行声音提示,如距离某物太近、转向、脱离轨道、电量过低等等,不同的状况可以使用不同的声音组合进行区分。

3.运动部分:该智能小车的运动执行部分由减速直流电机、轮胎以及相应的驱动电路组成,具体如图8、9所示。

该部分负责实时的执行小车所需的各种运动(左右转、前进、后退等),若将轮胎部分换成履带或者其它专用轮胎,则可以执行翻越等更为复杂的运动。

下面就该部分原理做较为详尽的介绍。

图8 直流减速电机及轮胎图9 双L298N驱动电路直流减速电机:直流减速电机相较于普通直流电机的最大区别就是加入了减速齿轮组,通过调整齿轮比可以在转速与扭矩之间进行权衡,降低转速则可以获得较大扭矩,带动更重的设备,反之扭矩则减少。

本设计中整个小车质量相对于普通5V直流电机来说比较重,若选用较大功率的电机,则耗电量与驱动电路的负载将会增加,况且并不需要太高的速度,所以选用减速电机,在同样的功率下通过降低转速获得足够的扭矩。

轮胎:最常见的轮胎如图8中所示的圆形轮胎,也是本设计中所使用的轮胎,其对于一般硬质平地来说非常适用,除此之外还有履带,适用于较软并且凹凸不平路面以及专门用于攀爬楼梯等特殊障碍物的异形轮胎等。

驱动电路:小车直流电机工作电流一般是200-400mA 有些更大,该设计中是四个轮子,那么总的电流在800-1600mA 左右,这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应的动作,而单片机I/O 口一般只能提供5mA 到10mA 的电流,直接驱动不了电机,所以需要一个驱动模块,该驱动模块的作用就是根据单片机的指令提供足够的电流。

对于工作电压12V以下,功耗25W 以内的设备可以选用专业的L298N,L293D 驱动芯片。

这里我们选用L298N驱动芯片,该芯片可以同时驱动两个电机,所以采用双L298N方案。

L298N:图10 L298N内部结构图L298N是ST公司的L298系列的一款常见的15功能引脚Multiwatt15或PoweSO20封装的产品,如图11所示,内部包含4通道逻辑驱动电路,即内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,如图10所示,可以方便的驱动两个直流电机,或一个四相步进电机。

L298N 可接受标准TTL逻辑电平信号,输入电压范围为+2.5~46 V,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压,输出电流可达2.5 A,可驱动电感性负载,可接入电流采样电阻形成电流传感信号,可以直接用单片机的IO口提供信号,而且应用电路简单,使用比较方便。

图11 L298N芯片封装在该驱动电路中,除了L298N驱动芯片外还包括LM2596S降压稳压芯片以及ULN2003L 集成达林顿管,具体连接如图9所示。

其作用分别为:LM2596S降压稳压芯片:该芯片可以稳定输出5V(可调)电压,用于给控制板以及传感器等较小功率设备提供一个稳定的电压,保证其的正常工作。

ULN2003L集成达林顿管:将其所有管脚用排针引出,为了日后方便扩展更大功率器件。

在图9中的16只二极管起到稳压保护作用,当输出电压过高或过低时,可以将其稳定在合理的范围之内。

若在4个OUT之间加入发光二极管,则可以直观的看出当前驱动器的输出状态,即电机的工作状态,如图12所示图12 驱动状态指示电路下面给出一路电机的控制逻辑表,其他三路电机逻辑类同。

从表中可以更为直观的看出L298N驱动芯片几个关键引脚的功能,IN1和IN2之间高低电平切换可控制电机正反转,EN端高低变换可控制L298N 输出端是否按照输入信号执行。

用两个L298N连接前后左右4个电机,参照表中的逻辑给不同的IN输入逻辑电平,就可使小车完成前进、后退、左转、右转等动作,比如一块L298N芯片的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别连接左侧前后电机的正极、负极、正极、负极,另一块L298N芯片的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别连接右侧前后电机的正极、负极、正极、负极,此时两块L298N的IN端输入逻辑电平1010、1010则所有电机正转,小城前进;输入1010、0101则小车左侧前进,右侧后退实现右转等。

当然此逻辑会随着实际的连接而改变,但原理相同。

这里可以看到L298N中的EN端负责控制OUT端是否执行IN端的输入,使其在0、1之间按一定周期切换则可以实现小车的PWM控制,若想使小车全速运行,则需将EN端与逻辑高电位始终相连。

IN1 IN2 EN A 电机0 0 0 不转0 1 0 不转1 0 0 不转1 1 0 不转0 0 1 不转1 0 1 正转0 1 1 反转1 1 1 不转三、传感器部分:若要使小车智能化,就必须使其能够对外界环境的变化自行做出适当地反映,在这个过程中最为关键的因素就是如何感知外界的环境,完成这一任务的就是传感器。

不同的传感器可以感知不同的环境因素,传感器越丰富,小车可获取到的因素种类就越多,这里将介绍几个常用的传感器。

1. 四路红外线探测系统:如图13所示该系统是为智能小车、机器人等自动化机械装置提供一种多用途的红外线探测系统。

使用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头,并使用LM339电压比较器(加入迟滞电路),防止临界输出抖动做为核心器件构成中控电路。

此系统具有的多种探测功能能极大的满足各种自动化、智能化的小型系统的应用。

图13 四路红外线探测系统应用范围:1.智能化轮式车和智能化履带车循迹、避障、防跌落;2.智能化小型机械人和智能化小型机械手物料检测、色相检测灰度检测。

特性:1.易于安装,使用简便;2.四路分别独立工作,工作时不受数量限制中控板与探头分开;3.安装位置不受限制模块高度≤4厘米;4.安全工作电压范围在4伏特至6伏特之间4路全开工作电流30毫安至40毫安之间;5.带校正调节功能,R17、R18、R19、R20对应比较电压调节输出端为集电极开路,板载4.7千欧上拉电阻。

端口:+5、GND:电源接线端IN(1—4);OUT:探头与中控板连接端;OUT1、OUT2、OUT3、OUT4: 对应输出端;LED3、LED4、LED6、LED7: 对应输出指示;原理:图14所示为四路红外线探测系统中的一路原理图,其他三路与其一致,图中左半部份为发射,右半部份为接收,R17负责调整基准电压,加入迟滞电路,防止临界输出抖动。

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