单片机实现智能小汽车的速度和方向控制

2004年4月第2期

单片机实现智能小汽车的

速度和方向控制

昊震洲梁俊谢文彬李传芳崇

(广东工业大学自动化学院广州510090)

摘要：本文介绍了一种使用单片机编程实现控制小汽车转速和方向的系统。本系统结构简单运行可靠，价格低廉，在实际运用中效果良好。

关键词：单片机；PW H；L298N

对于智能小汽车来说，要实现识别路线、自动规避障碍、跟随物体走动等功能，往往需要对小车的速度和方向有所控制。可以说，速度和方向控制是智能小汽车最基本也是最为重要的一项功能，这项功能实现的好与坏，对小车能否向更深层次的研究和发展起着关键性的作用。

1．调速原理

小车一般使用12—24V直流电机，对于这种小功率直流电机的调速方法一般有两种。

(1)线性型

使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大。

(2)脉宽调制

另外一种是较常用的脉宽调速(PU I．SE W I D E—M O D U L A T I O N PW M)，这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此我们采用PW M方式控制直流电机。P W M控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，

牛第作者吴震洲的指导教师。来等效地获得所需要的波形。用PW M技术对电动机进行调速的根本思路就是通过改变脉冲的宽度，以达到改变直流电机转速的目的。

用PW M对电机调速的道理就是：电动机接通电源开始运行，当运行一定时间后，关断电动机，由于惯性，电动机的转速不会马上下降，而是有一个过程慢慢降下来。然后在某一时刻再次开通电动机，让它运行，然后再关断，如此周而复始。从微观上看(把时间间隔分得很小的时候)，转速是不断j二下波动的，但从宏观卜看，平均转速是随着开通、关断时间的变化而变化。当开通时间增加、关断时间减少时，转速上升，反之则速度下降。图l为一常用的PW M波形．其中T为开关周期，这里T是不变的，n为导通时间，T—T l为关断时间，T1／T称为占空比。当定时周期T一定时，导通时间T1越大，占空比就越大，则输出的平均电压也越大。从图1的两幅图可看出：

(a)图的占空比为1／2，其平均输出电压为1／2 U m ax=6V。

(b)图的占空比为2／3，其平均输出电压为2／3 U m ax=8V。当定时周期T一定时，电机的转速与Tl成正比。这样，我们只需调整导通时间T1的大小，就能实现对电机转速的改变，这种控制方法简