智能小车模块概述
智能小车wifi模块原理
智能小车wifi模块原理
智能小车的WiFi模块是用于实现无线通信的设备。
它基于无
线局域网（WiFi）技术，可以连接到无线网络并与其他设备
进行数据传输。
WiFi模块的原理如下：
1. 硬件：WiFi模块通常由芯片、天线和其他相关电路组成。
芯片是实现WiFi功能的核心部件，它包括无线电频率收发器、调制解调器、处理器和存储器等。
天线用来发送和接收无线信号。
2. 驱动程序：WiFi模块需要一个驱动程序来控制其硬件功能。
驱动程序负责管理无线电频率、调制解调、数据传输、网络连接等操作。
3. 协议：WiFi模块支持多种网络协议，如TCP/IP。
这些协议
定义了设备之间的通信规则和数据格式，以确保数据的可靠传输和正确解读。
4. 无线网络连接：WiFi模块可以连接到无线路由器或其他
WiFi设备，以实现与局域网或互联网的连接。
它使用可用的WiFi频段与路由器进行通信，并通过路由器与其他设备进行
数据传输。
5. 数据传输：WiFi模块可以通过WiFi网络传输各种类型的数据，包括文本、图像、视频等。
它可以通过无线网络将数据发
送到其他设备，或接收其他设备发送的数据。
总之，智能小车的WiFi模块利用无线局域网技术，通过硬件、驱动程序和协议来实现无线通信功能，连接到无线网络，并与其他设备进行数据传输。
智能小车基本控制
模块一：智能小车基本控制基本控制模块主要设计思想先应用C51单片机产生能够控制伺服电机旋转方向和转速的各种控制信号，然后利用这些控制信号去实现对伺服电机的旋转方向和转速的控制；用单片机控制伺服电机旋转方向和转速是轮式机器人实现各种导航动作的重要基础，后续模块中都要用到，因此本模块所设计的控制函数可以用作功能模块被后续模块直接调用；通过该模块的学习与实践，可以让学生达到如下学习目标：◆掌握单片机并行I/O口的基本应用方法；◆学会单片机C语言的基本编程方法；◆掌握直流伺服电机的基本工作原理和控制方法；◆利用单片机的软件延时方法产生各种伺服电机控制信号；基础控制模块任务及要求1.任务（1）基础模块功能描述；（2）电机正转控制（学生做）；（3）基础控制模块的工作原理及程序设计思路（老师讲）；（4）电机正转、反转、停转控制以及正转、反转、停转三种方式切换（学生练）；2.要求（1）能控制伺服电机的旋转方向（2）能控制伺服电机的旋转速度任务一：基础控制模块设计方案功能模块描述基础模块如图1.1，由单片机最小系统、电机驱动芯片、直流伺服电机、程序下载端口四个部分组成。
各个组成部分功能如下：程序下载端口综上所述基础控制模块是整个智能小车的控制核心。
任务二：电机正转控制（做）操作步骤及要求（1）根据给出原理图直流伺服电机旋转工作电路，利用PROTEUS仿真软件绘制出直流伺服电机旋转原理图。
（2）根据给出的程序设计及思路，利用KEIL C ,编写调试程序。
（3）在PROTEUS仿真环境里控制直流伺服电机旋转，画出详细的程序流程框图，给出程序设计清单并加上必要的注释参考源代码。
（4）列出元件清单并选型，在万能版上焊接电路。
（5）自行装配、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和测量数据分析问题所在，加以解决。
任务三：基础控制模块的工作原理及程序设计思路（讲）在任务2，同学们根据老师提供的原理图和基础程序代码进行电路仿真和实际制作，看到了电机正转现象，下面针对以上现象进行分析、讲解。
《智能小车概述》PPT课件
•
三、CPU/MCU接口技术：外围的与程序接口例如：IIC总线、SPI总线……
•
四、PCB制板技术： 基本的2层板与4层板的制作，EMI和EDS的干扰避免
•
五、VHDL与Verilog HDL等给予硬件的软件设计
3） 智能车对于硬件的要求：
一、熟悉2层电路板的绘制：Protel、 Altium Designer 并合理布局（EMI） 二、数字电路与模拟电路的处理
• 解剖智能车 1) Laser 2) CCD/CMOS 3) electromagnetism
• 学做智能车
总体介绍
•汽车动态分析 •车速控制系统 •方向控制系统 •赛道检测系统 •电子控制系统 •策略规划系统 •行为决策系统 •路况记忆系统 •数据传输系统
智能小车设计 (2)
智能小车设计引言智能小车是一种具备自主导航和智能控制功能的机械装置，广泛应用于工业、农业、物流和家居等领域。
本文将介绍智能小车的设计原理、硬件组成和软件控制等方面内容，以帮助读者了解智能小车的基本知识和设计过程。
设计原理智能小车的设计原理基于嵌入式系统和机器人技术。
它通过激光雷达、摄像头、超声波传感器等传感器获取周围环境信息，利用这些信息进行地图构建和路径规划，从而实现自主导航功能。
同时，智能小车还可以通过电机驱动轮子进行移动，通过各种控制算法实现具体的功能需求。
硬件组成智能小车的硬件组成主要包括以下几个模块：1. 控制中心控制中心是智能小车的大脑，它可以是一个单片机、处理器或者微控制器。
控制中心负责接收传感器的数据，进行数据处理和决策，并通过电机驱动实现小车的运动控制。
2. 传感器模块传感器模块是智能小车的感知器官，它可以包括激光雷达、摄像头、超声波传感器等。
这些传感器可以实时获取周围环境的信息，如障碍物位置、地图构建等，并将这些信息传输给控制中心进行处理。
3. 电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的运动。
一般情况下，智能小车使用直流电机或步进电机作为动力源，通过电机驱动器实现精确的运动控制。
控制中心可以根据传感器模块获取的环境信息控制电机的转动方向和速度，从而实现小车的导航和移动。
4. 电源模块电源模块为智能小车提供所需的电能。
根据小车的功耗情况，可以选择使用锂电池、酸性电池或者太阳能电池等不同类型的电源。
电源模块需要能够提供稳定的电压和电流，以保证智能小车的正常运行。
软件控制智能小车的软件控制是实现其智能功能的关键。
软件控制主要涉及以下几个方面：1. 嵌入式软件嵌入式软件是指运行在智能小车控制中心的软件，它主要负责接收传感器数据、进行数据处理和决策，并控制电机驱动模块实现小车的运动。
嵌入式软件一般使用C/C++语言编写，具备高效性和实时性。
2. 算法设计算法设计是智能小车设计的核心。
包括地图构建算法、路径规划算法、避障算法等。
智能小车系统设计
智能小车系统设计简介：一、系统组成部分：1.感知模块：该模块使用多种传感器，如摄像头、雷达和激光扫描仪等，来感知车辆周围的环境。
传感器可以获取道路、障碍物以及其他车辆的信息，并将其转化为数字信号。
2.理解模块：该模块对感知模块获得的数据进行分析和处理，以理解环境中的各种情况。
它可以识别道路标志、交通信号灯、行人和其他车辆等，并将其分类和标记。
3.决策模块：该模块基于理解模块的输出，根据预定义的规则和策略进行决策。
它可以确定车辆应采取的行动，如直行、左转、右转、加速或减速等。
4.控制模块：该模块将决策模块的结果转化为控制信号，以操纵车辆的行为。
它可以控制车辆的加速、制动和转向等动作，以使车辆按照决策模块的指示行驶。
二、关键技术：实现智能小车系统需要应用多种技术，以下是几个关键技术的介绍：1.机器学习：机器学习是一种能够从数据中学习并改进性能的技术。
在智能小车系统中，机器学习可以通过训练模型来识别道路标志、交通信号灯和其他车辆等。
它可以提高系统的准确性和鲁棒性。
2.计算机视觉：计算机视觉是一种能够从图像或视频数据中提取有用信息的技术。
在智能小车系统中，计算机视觉可以用来检测和识别道路标志、行人和其他车辆等。
它可以通过图像处理和特征提取来实现。
3.路径规划：路径规划是一种能够确定车辆最优行驶路径的技术。
在智能小车系统中，路径规划可以通过预先建立地图和使用算法来实现。
它可以考虑交通状况和障碍物等因素，以找到最短路径或避免拥堵。
4.协同控制：协同控制是一种能够使多个车辆协同行驶的技术。
在智能小车系统中，协同控制可以通过车辆之间的通信和协作来实现。
它可以提高交通效率和安全性。
三、系统设计考虑因素：在设计智能小车系统时，需要考虑以下几个因素：1.可靠性：智能小车系统需要具备高度可靠性，以确保在各种复杂环境和情况下都能正常工作。
这涉及到传感器的精度和可靠性、算法的鲁棒性和系统的容错能力等方面。
2.安全性：智能小车系统需要具备高度安全性，以保护乘客、行人和其他道路用户的安全。
ZK-4WD智能小车简介
智能小车简介一、智能小车效果图二、智能小车各模块功能介绍1、小车底盘小车底盘是机器人最重要的载体，相当于人体的躯干，ZK—4WD小车平台采用差速转弯，非常灵活，可以实现原地打转。
小车平台大小刚好，可以承载一些如驱动器，控制器，电池，传感器等。
2、驱动模块我采用ST公司原装全新的L298N芯片及高质量铝电解电容，使电路稳定工作。
小车直流电机工作电流一般是200—400mA，有些更大。
如果一个小车是两个轮子，那么总的电流在400--800 mA左右，这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应动作，而市面有的单片机IO口一般只能提供5--10 mA的电流，直接驱动不了单片机，所以就需要一个驱动模块，就好像人的心脏功能。
3、控制模块我采用的控制器主控芯片是STC89C52属于标准的51核的单片机，STC12C5A60S2内带PWM，AD,1T运行速度（主流），集成USB转串可以直接用USB下载程序。
集成数码管，舵机，红外蔽障，12864,1602，无线模块等接口，板载输入按钮4、小车所需的能源可以用普通的AA5号电池，我采用低内阻的充电电磁套装，这是小车的动力之源，对外供电为7.2V。
这四部分都是必备的，有这四样东西，就可以让小车走起来，至于要怎么走，这个时候传感器就开始大发神威了！5、小车需要的各种传感器循迹传感器：一般用来识别黑白线，小车沿着这条黑白线行走，就需要循迹传感器原理：循迹传感器通常采用红外的方式，红外管发射出来的红外光通过地面（白色）反射回来，在接收管理收到信号，一旦碰到黑线，那么红外光都被吸收，接收管没有接收到信号，从而得知传感器是否压线：从而调整小车运行方向。
四路红外循迹模块：（可以通过换探头方式，改为蔽障方式）超声波蔽障测距传感器：通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了，这与雷达测距原理相似。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
智能小车避障模块原理
智能小车避障模块原理
智能小车避障模块主要分为以下几个部分：传感器、控制器和执
行器。
1.传感器：
智能小车避障模块的传感器可以采用红外线、超声波等不同原理。
传
感器主要用于检测小车周围的环境，如有无障碍物，障碍物的距离等。
2.控制器：
智能小车避障模块的控制器是整个系统的中心，其作用是接收传感器
检测到的信息，并根据预设的程序和算法，控制小车的转向和速度等
行动。
3.执行器：
智能小车避障模块的执行器可以是电机、舵机等。
通过控制器的指令，执行器可以实现小车的具体动作。
工作原理：
当智能小车运行时，传感器会不断地检测周围环境是否有障碍物。
当
传感器检测到有障碍物时，传感器会将检测到的信息发送到控制器。
控制器根据预设的程序和算法，对小车进行控制，实现避障的操作。
具体来说，根据障碍物距离的远近，控制器会调整小车的速度和转向。
当障碍物离小车较远时，小车会加速前行；当障碍物离小车较近时，
小车会减速或转向避开障碍物。
最终实现小车的智能避障功能。
智能小车驱动模块
智能小车文档（初步）小车驱动模块小车的驱动模块的核心是H桥驱动电机组成的L298芯片。
相关元器件如下：相关资料如下：一、H桥驱动电路的内部原理解析如下：图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。
电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。
如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。
要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图1 H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。
按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。
当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图2 H桥电路驱动电机顺时针转动图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图3 H桥驱动电机逆时针转动驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。
如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。
此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。
基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图4 所示就是在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。
4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。
而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。
图4 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。
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电 池 电 压 7.2 伏
6伏,舵机驱动 5伏,芯片供电 3.3伏,传感器供电
能源效率?
LDO为主流
驱动电路： 相当于汽车排量
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
内容
1、智能小车关键技术介绍 2、MPU6050及信号处理技术 3、智能小车的控制
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
MPU6050
• 以数字输出6轴或9轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、 欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据。 具有 131 LSBs/°/sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、 ±1000与±2000°/sec 的3轴角速度感测器(陀螺仪)。 可程式控制，且程式控制范围为±2g、±4g、±8g和 ±16g的3轴加速器。 移除加速器与陀螺仪轴间敏感度， 降低设定给予的影响与感测器的飘移。 • • VDD供电电压为2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%； VDDIO为1.8V± 5% 陀螺仪运作电流：5mA，陀螺仪待命 电流：5µA；加速器运作电流：350µA，加 速器省电模式电流： 20µA@10Hz 高达400kHz快 速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主机接口(serial host interface) 内建频率产生器在所有温度范围(full temperature range)仅有±1%频率变化。
普通I/O AD采集
器件操作
PWM输出 UART无线串口通信
IIC、SPI 传感器通信
中断优先级、控制周期设置 控制系统之间控制量的耦合 控制系统逻辑 硬件访问层(数据采集与控制执行) 业务逻辑层相耦合 控制算法的运算
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
程序流程图
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
内容
1、智能小车关键技术介绍 2、MPU6050及信号处理技术 3、智能小车的控制
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
如何让小车奔驰在跑道上
一、框架式思维
软件
g_fGyrosc参数传递 大量数据获取与处理 中断优先级、控制系统时间常数
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
PID控制算法
PID 控制是工程实际中应用最为广泛的调节 器控制规律。问世至今 70 多年来，它以其 结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便 而成为工业控制的主要技术之一。是竞赛中 控制部分的核心与根基。
(t )
u (t )
比例
r (t )
如转向与速度
Matlab模糊工具箱
利用设计模糊控制文件建立 Simulink模型,仿真后在 ARM-Cortex环境下生成C 语言嵌入式代码。
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
框架式思维
MCU控制核心 传感器 硬件 上位机通信 电源电路 驱动电路
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中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
基本控制算法框图
15:53:45
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
基本硬件参考方案
15:53:45
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如何让小车奔驰在跑道上
二、软件控制
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j 0
模糊控制算法
随着智能车竞赛的发展，竞赛对车模速度、 稳定性、灵活性有了更高的要求。单纯的 PID算法很难满足更高的标准。基于模糊控 制、单神经元控制改进型的PID算法得以应 用。
使用自然语言的思维控制难以用数 学模型及状态方程描述的系统
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信号处理技术
• 信号噪声
• 信号去噪方法
低通滤波器。巴特沃斯、切比雪夫、FIR等。 多尺度分析方法。小波、EMD、LMD等。 其他。卡尔曼、维纳滤波、时频峰值滤波等。
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内容
1、智能小车关键技术介绍 2、MPU6050及信号处理技术 3、智能小车的控制
• 任务分解：
1、智能小车驱动板电路设计、电路焊接与编程调试（5月6日-23日） 电路设计：5月6日-9日，5月10日集中辅导时提交设计报告 电路焊接：5月10日-13日，完成电路板焊接，5月13日验收 编程：5月14日-17日，完成程序编写，5月17日验收 调试：5月18日-22日，完成小车调试，5月22日验收 提交第一阶段实验报告：5月23日
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
2、智能小车车载传感器数据采集与处理 MPU6050数据采集与传输：5月24日-25日 基于MATLAB的滤波器设计：5月26日-29日 提交一篇小论文或实验报告：5月30日 3、智能小车速度与运行轨迹控制实验 基于MPU6050的智能小车控制：5月31日-6月3日 基于MPU6050的智能小车转向控制：6月4日-6月6日 集中验收：6月7日
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
基本硬件框图
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
速度、姿态检测传感器
光电编码器
MCU AB正交解码,速度解算
惯性测量单元 倾角、姿态解算 辅助导航
卡尔曼角度融合、简易四元数运算
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
电源、驱动电路
中北大学仪器与电子学院
智能小车实践模块
15:53:44
申冲 2016.5.5
智能小车实践模块概述
• 目的：
1、了解智能小车工作原理； 2、锻炼电路板设计、焊接、编程能力； 3、掌握数据采集与传输、以及基于MATLAB的滤波器设计； 4、了解智能小车PID控制原理。
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块
e (t )
积分
微分
2 (t )
被控对象
y(t )
控制器理想方程：
1 u(t ) K p [e(t ) Ti
k
de(t ) 0 e(t )dt Td dt ]
t
计算机计算离散化：
u(k ) K p e(k ) Ki e( j ) K d [e(k ) e(k 1)]
隶属度函 数
模糊值 输入e
规则库R 模糊推理
模糊值 输出u 去模糊化 精确值 u PID控制器 执行系 统 PWM输出
模糊化
精确值向量[err,derr] 期望值 e MCU 运算 编码器
＋
－
摄像头
模糊PID控制器算法结构 亦可用于不同控制量的相互耦合,例
15:53:46
中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块