智能小车直流电机控制控制系统设计
智能小车设计文档
目录一、智能小车硬件系统设计 .................... 错误!未定义书签。
1.1智能小车的车体结构选择............................................... 错误!未定义书签。
1.2智能小车控制系统方案................................................... 错误!未定义书签。
1.3电源系统设计................................................................... 错误!未定义书签。
1.4障碍物检测模块............................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1超声波传感器......................................................... 错误!未定义书签。
1.5电机驱动模块................................................................... 错误!未定义书签。
1.5.1驱动电机的选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.5.2转速控制方法......................................................... 错误!未定义书签。
1.5.3电机驱动模块......................................................... 错误!未定义书签。
1.6速度检测模块................................................................... 错误!未定义书签。
智能小车-电机驱动及控制
电动小车的电机驱动及控制一个电动小车整体的运行性能，首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。
电动小车的驱动系统一般由控制器、功率变换器及电动机三个主要部分组成。
电动小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩-转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
我们所使用的电机一般为直流电机，主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。
直流电机的控制很简单，性能出众，直流电源也容易实现。
本文即主要介绍这种直流电机的驱动及控制。
1．H型桥式驱动电路直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路，这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。
它的基本原理图如图1所示。
全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态，S1、S2为一组，S3、S4为另一组，两组的状态互补，一组导通则另一组必须关断。
当S1、S2导通时，S3、S4关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的正转或反转制动；当S3、S4导通时，S1、S2关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。
在小车动作的过程中，我们要不断地使电机在四个象限之间切换，即在正转和反转之间切换，也就是在S1、S2导通且S3、S4关断，到S1、S2关断且S3、S4导通，这两种状态之间转换。
在这种情况下，理论上要求两组控制信号完全互补，但是，由于实际的开关器件都存在开通和关断时间，绝对的互补控制逻辑必然导致上下桥臂直通短路，比如在上桥臂关断的过程中，下桥臂导通了。
这个过程可用图2说明。
因此，为了避免直通短路且保证各个开关管动作之间的协同性和同步性，两组控制信号在理论上要求互为倒相的逻辑关系，而实际上却必须相差一个足够的死区时间，这个矫正过程既可以通过硬件实现，即在上下桥臂的两组控制信号之间增加延时，也可以通过软件实现（具体方法参看后文）。
驱动电流不仅可以通过主开关管流通，而且还可以通过续流二极管流通。
电气工程与自动化——基于单片机控制的智能小车控制系统设计
摘要科技的高速发展从根本上改变了我们的生产方式和生活方式，从工业自动化领域到与人们日常生活相关各个方面，如无人驾驶，智能家居，新能源汽车等。
随着人们对新技术的不断研究与探索，必将对人类生活产生巨大影响。
智能小车，实际上就是轮式机器人。
它融合了传感器、通信、自动控制、人工智能等多个高科技领域技术，具备一定的环境感知能力、路径规划能力和自主运行能力，非常适合在人们无法工作的场所中工作，可以广泛应用于无人驾驶的汽车，自动化生产线，自动化立体仓库等诸多工业领域，也可以作为服务性质的机器人应用都人们的日常生活中。
因此，研究设计基于单片机控制的智能小车控制系统具有一定的理论意义和实用价值。
本文以智能小车为研究对象，着重设计一种基于单片机控制的智能小车，该智能小车具有智能感知环境的基本功能，并能按要求实现前进，后退，加速、减速、转向等控制功能。
论文首先分析了智能小车的基本需求，提出了系统的总体设计框架，然后根据总体设计框架完成了系统的硬件设计，接着完成了相应的软件设计，最后，在仿真平台上对所设计的系统进行了仿真。
仿真结果表明该设计能够满足设计要求。
关键词：太阳能，单片机，传感器IAbstractWith rapid development of science and technology has fundamentally changed our way of production and lifestyle, from industrial automation to all aspects of people's daily life, such as pilotless, smart home, new energy vehicles, and so on. With the continuous research and exploration of new technology, people will have a great impact on human life.A smart car, in fact, is a wheeled robot. It combines sensors, communication, automatic control, artificial intelligence and other high-tech fields. It has certain environmental awareness, path planning ability and independent operation ability. It is very suitable for working in a place where people are unable to work. It can be widely used in unmanned driving cars, automatic production lines, automatic production lines, and automatic production lines. In many industrial fields such as stereoscopic warehouse, it can also serve as a service robot in everyday life. Therefore, the research and design of intelligent car control system based on single chip microcomputer has certain theoretical and practical value.This paper focuses on the design of a smart car based on single chip microcomputer. This smart car has the basic function of intelligent sensing environment, and can realize the control functions such as speed, acceleration, deceleration, steering and so on. The paper first analyzes the basic requirements of the smart car, puts forward the overall design framework of the system, and then completes the system hardware design according to the overall design framework, and then completes the corresponding software design. Finally, the system is simulated on the simulation platform. The simulation results show that the design can meet the design requirements. Key words：Solar ,SCM,Smart carII目录第1章概述 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2 主要内容 (1)第2章智能小车控制系统总体方案设计 (3)2.1 系统的需求分析 (3)2.2 系统的总体结构方案设计 (3)2.3 器件选型 (4)2.3.1单片机的选择 (4)2.3.2单片机的选择 (4)2.3.3驱动及方向控制模块的选择 (4)2.3.4遥控模块的选择 (5)2.3.5 避障模块的选择 (6)第3章系统硬件设计 (7)3.1 系统中央控制模块设计 (7)3.1.1 电源 (7)3.1.2 时钟振荡电路 (7)3.1.3 复位电路 (8)3.1.4 输入输出I/O口 (8)3.2 智能小车驱动模块设计 (8)3.3 智能传感检测模块设计 (10)3.4 原理图及PCB板绘制 (11)第4章系统软件设计 (13)4.1 系统控制过程需求分析 (13)4.2 软件总体设计 (13)4.3 模块化程序设计 (14)4.4.1车载软件设计 (14)4.4.2 无线遥控模块软件的设计 (14)4.4.3 红外避障模块软件的设计 (14)第5章系统的调试及问题分析 (15)III5.1 无线遥控的调试 (15)5.2 避障模块的调试 (15)5.3 PCB板制作遇到的问题 (16)5.4 小车整体的调试 (16)第6章总结与展望 (18)6.1 总结 (18)6.2 展望 (18)参考文献 (19)致谢 (22)附录A：硬件设计原理图 (23)附录B软件程序清单 .................................. 错误!未定义书签。
智能小车直流电机控制控制系统设计
燕山大学课程设计说明书题目：智能小车直流电机控制控制系统设计学院（系）：电气工程系年级专业： 09自动化学号：学生姓名：黄雄丰指导教师：车海军教师职称：讲师燕山大学课程设计(论文)任务书院(系)：电气工程学院基层教学单份。
2013-5-16摘要控制电机运动，例如转向、速度、角度的控制，是单片机在机电控制中的一个典型应用。
本设计以MC9S12D Gl28单片机为核心，由路径识别、车速检测、舵机控制、直流电机、电机驱动芯片 L MD1 8200 和电压转换芯片 L M 7525 等模块组成, 并详细阐述了控制系统的组成原理和软硬件设计。
本次设计采用的直流电机是R S - 380S H 型直流电机。
以及采用转速、电流双闭环直流调速系统对直流电机实行控制。
本课题的核心是怎么样实行对智能小车发动机也就是直流电机的控制，直流电机的驱动本次是用了LMD1 8200电机驱动芯片，本文将详细的介绍LMD1 8200的驱动情况。
关键词：单片机；直流电机；PWM控制技术目录第一章智小车直流电机控制系统设计 (3)1.1课题背景 (3)1.2 智能小车驱动控制系统要求 (4)1.3智能小车驱动电机控制系统分析 (6)1.4直流电机控制系统硬件电路设计 (6)1.4.1 PWM主电路设计 (7)1.4.2 控制电路设计 (7)1.4.2 智能小车MC9S12DG128单片机系统 (8) (10)第二章 PWM控制系统设计 (12)2.1全数字转速直流双闭环调速系统设计 (12)2.2数字电流调节器的设计 (13) (13) (14) (14)2.3数字转速调节器的设计 (15) (15) (15)2.4 PWM信号发生电路设计 (16)2.5 控制软件流程图 (17)参考文献 (19)第一章智能小车系统的设计1.1 课题背景智能小车是轮式移动机器人研究领域的一项重要内容,涵盖了机械、汽车电子、电气、计算机、检测技术、模式识别与智能控制等多个学科。
智能小车系统设计与制作
智能小车系统设计与制作摘要：智能小车采用STM32F103RBT6为主芯片，电机驱动采用高压、大电流双全式驱动器L298芯片，八路循迹反射式光电TCRT5000进行循迹，通过LM358比较电路比较，再进行波形整形，通过触摸屏上的按钮来任意的控制智能小车的方向，用DSl8B20温度传感器采集小车所处环境的温度，小车与上位机之间的通讯采用NRF24L01通讯，电源部分则用双电源供电，运行更可靠。
小车可按照预先设定好的轨道进行循迹，遇到障碍物自行躲避，达到无线遥控、自动循迹的功能。
关键词：STM32F103RBT6；循迹；NRF24L01无线通信；DS18B20温度传感器; 触摸屏智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一定的运行环境中自行的运作，无需人为的操作，便可以完成预期达到的或更高的要求。
随着人们物质生活水平的提高，汽车也越来越普及，而交通事故也相应的增加，在人身财产、生命安全方面造成了一定的负面影响。
目前，智能车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶，这些智能车的设计通常依靠特定的道路标记完成识别，通过推理判断模仿人工驾驶进行操作，大大降低了事故的发生率。
碰到障碍物，小车会自动的躲避障碍物，就不会有那么多得交通事故。
智能小车是机器人的一个分支，现如今机器人已经不是人类它体现了人类长期以来的一种愿望。
目前已在工业领域得到广泛的应用，而且正以惊人的速度不断向军事、医疗、服务、娱乐等非工业领域扩展。
智能小车的设计结合了最基本的计算机控制技术、单片机技术、传感器技术、智能控制技术、机电一体化技术、无线通信技术及机器人技术，能有效的把大学所学知识进行综合应用。
一、系统总体设计本课题要求：设计一款小车，它具备按规定轨迹自主寻迹运行能力、接收无线遥控信号命令并进行遥控运行的能力、躲避障碍物的能力、能够采集环境的温度或湿度数据并发送至主机的功能。
智能救援小车(设计)完整版
摘要本产品是以直流减速电机为驱动系统自制小车，以C8051F040单片机为控制核心，通过光电开关传感器避障、黑白线传感器测速、接近开关传感器、物体识别与拾取并放在指定的位置，实现了自动前进与避障，沿规定路径前进可检测到路径上及附近的任意位置物体，发光二极管发光和扬声器发出长报警；并通过机械臂拾起物体将其运送到规定位置，从行进流畅，行动迅速，达到了全部设计要求。
该作品还扩展了数据无线远程显示功能以及CMOS摄像头模拟定位功能。
关键字：C8051F040单片机避障机械臂小车目录目录引言 (1)1 方案的比较与选择 (1)1.1车体的设计 (1)1.2单片机选择 (2)1.3电机的选择 (2)1.4电机驱动模块 (2)1.5电源模块 (3)1.6避障功能模块 (3)1.7声光报警模块 (3)1.8显示模块 (4)2 硬件系统的设计与功能实现 (5)2.1电机驱动电路的设计 (5)2.2避障电路的原理与设计 (5)3 软件设计的实现与说明 (7)3.1主程序流程图 (7)4 系统测试 (8)4.1测试环境（测试时间、地点） (8)4.2测试仪器及设备 (8)4.3测试穿越障碍区时的路与程时间如表4-2所示： (8)4.4测试行驶的总时间与总路程如表4-3所示： (8)4.5测量误差分析 (9)5 结束语 (9)6 致谢 (9)7 参考文献 (10)引言通过各种选题之后，我们发现制作智能小车非常有意思，它唤起我们对玩具的革新思想，智能小车制作的兴趣。
自己遇到过的汽车的功能是怎样的，想通过自己的手创作出属于自己的智能汽车。
也夹杂一种童年时对玩具智能化的假想。
基于梦想，兴趣，热情，在参考前几届全国电子设计大赛控制类的选题、基本要求，我们选定制作智能救援小车。
1 方案的比较与选择救援小车设计总体结构框图如图1-1所示：图1-1 系统总体框图1.1 车体的设计方案一：购买玩具电动车。
购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。
电动小车的自动控制系统设计
此套红外光电传感器固定在底盘前沿，贴近地面。正常行驶时，发射管发射红外光照射地面，光线经白纸反射后被接收管接收，输出高电平信号；电动小车经过黑线时，发射端发射的光线被黑线吸收，接收端接收不到反射光线，传感器输出低电平信号后送80C52单片机处理，判断执行哪一种预先编制的程序来控制电动小车的行驶状态。前进时，驱动轮直流电机正转,进入减速区时,由单片机控制进行PWM变频调速,通过软件改变脉冲调宽波形的占空比,实现调速。最后经反接制动实现停车。前行与倒车控制电路的核心是桥式电路和继电器。电桥上设置有两组开关，一组常闭，另一组常开。电桥一端接电源，另一端接了一个三极管。三极管导通时，电桥通过三极管接地，电机电枢中有电流通过；三极管截止时，电桥浮空，电机电枢中没有电流通过。系统通过电桥的输出端为转向电机供电。通过对继电器开闭的控制即可控制电机的开断和转速方向进而达到控制电动小车前行与倒车的目的，实现随动控制系统的纠偏功能。如图2.3 前行与倒车控制电路所示。
图2.2电动小车的方向检测电路(b)
图2.1电动小车的方向检测电路(a)
图2.3前行与倒车控制电路
2.3.2车距检测
由于红外检测具有反应速度快、定位精度高，可靠性强以及可见光传感器所不能比拟的优点，故采用红外光电码盘测速方案。具体电路同图2.4 行车距离检测电路所示：
基于单片机的智能小车速度控制设计
题目：基于单片机的智能小车速度控制设计专业：机械电子工程学生：（签名）指导教师：（签名）摘要智能小车可应用于无人驾驶车辆，生产线，仓库，服务机器人及航空航天等领域，它是一种可行走的智能机器人。
智能小车可在恶劣环境中进行人们无法完成的探测任务。
因此，为了使智能小车在最佳状态工作，进一步研究及完善其速度的控制是非常有必要的。
本文详细介绍了智能小车速度控制系统的硬件设计。
系统主控制核心采用了STC89C528位单片机，该系统是在Keil uVision软件平台基础上设计完成的，采用了C 语言编程。
系统硬件包括电源模块，测速模块、显示模块及电机驱动模块的设计。
在电机驱动模块中，为了提高智能小车调速的准确度和敏捷度，本设计采用PWM技术和PI 算法。
在测速模块中，为了提高小车测速的精确度，本设计选用了光电测速传感器进行测速。
最后，通过对小车进行实车调试运行，验证了本设计的智能小车及其控制算法具有运行性能良好，可靠性高的特点，实现了自动调速功能，为后续的研究工作提供了一定的基础。
关键词：智能小车；STC89C52；测速；PWM调速；PI算法ISubject: Microcontroller-based intelligent vehicle velocity control designAbstractIntelligent vehicle is an intelligent walking robot．It can be applied to unmanned vehicles，unmanned production lines，warehouses，service robots，aerospace and other fields．Intelligent vehicle can complete the exploration missions in the environment which people could not enter or survive in．Therefore，in order to let the intelligent vehicle in the best condition the further research and improve its velocity control is very necessary．The hardware velocity control system design is introduced in detail．STC89C52 which program with C and compilation language works on the core processor of the control circuit．The system is designed based on the Keil uVsion software platform．The hardware design of control system include power module，velocity measurement module，display moduleand driving module．In driving module, PI algorithm and a way of PWM used to improve the accuracy and agility of the vehicle’s velocity control. In velocity measurement module，photoelectric speed sensor is chosen to increase the accuracy of the velocity measurement．Finally, from the work which has been done in this project，the conclusion can be draw that the intelligent vehicle and its control algorithm not only has the virtues of high-performance，high-reliability, but also has the auto tracing．This paper presented an experimental base for the further research．Key Words: Intelligent vehicle；STC89C52；velocimetry；PWM velocity control；PI algorithm目录1 绪论 (1)1.1 本设计研究的背景和意义 (1)1.2 本设计的研究内容 (1)2 智能小车速度控制系统的硬件设计 (3)2.1 智能小车的速度控制系统的选择 (3)2.2 速度控制算法 (3)2.3 直流调速系统 (4)2.4 单片机控制方案论证 (5)2.5 单片机最小系统设计 (7)2.6电源模块设计 (8)2.6.1 智能车电源设计要点 (9)2.6.1 三端中电流正固定电压稳压芯片78M05简介 (9)2.7 测速模块设计 (10)2.7.1 测速模块方案论证 (10)2.7.2 MC-2单路测速模块简介 (11)2.8显示模块设计 (13)2.8.1 LED数码显示器的结构与编码方式 (13)2.8.2 LED数码显示器的显示电路 (15)2.9 电机驱动模块设计 (16)2.9.1 电机工作原理 (16)2.9.2 L298n介绍 (17)2.9.3 电机转速的控制 (18)2.10 本章小结 (19)3 智能小车速度控制系统的软件设计 (20)3.1速度控制系统的软件设计概论 (20)3.2 速度控制系统软件模块分析 (20)3.3 电机驱动程序设计 (21)3.4 测速及显示程序设计 (21)3.5 PI调速程序设计 (22)3.6 本章小结 (24)4 实验分析 (25)5 结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)1 绪论1.1 本设计研究的背景和意义20世纪50年代初美国Barrett Electronics公司开发出了世界上第一台自动引导车辆系统（Automated Guided Vehicle System，AGVS），从此开始了智能车辆的研究。
智能小车的设计
智能小车的设计目录1 引言2 系统规划设计2.1 主控系统 (4)2.2 电机驱动模块 (5)2.3 循迹模块 (5)2.4 避障模块 (6)2.5 机械系统 (6)2.6电源模块 (7)3 硬件设计3.1单片机的简介 (8)3.2 单片机的应用 (9)3.3前向通道设计 (10)3.4后向通道设计 (12)4 软件实现4.1 主程序框图 (15)4.2 循迹程序设计 (16)4.3 壁障程序设计 (19)5 结论参考文献 (24)致谢 (24)智能小车的设计1 引言目前，为了适应各种嵌入式系统的应用需求，单片机将向着高集成度、增强工能。
提高速度、降低成本和功耗等方向发展。
这组要表现在以下几个方面。
（1）处理性能的增强。
（2）增强功能。
（3）高集成度。
近年来，单片机结合专用集成电路和精简指令集计算机技术，发展为嵌入式处理器，适用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高技术领域。
自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。
人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。
随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。
视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。
但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。
避障控制系统是基于自动导引小车系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。
智能小车控制系统的设计分析
摘要随着自动控制技术的迅速发展，自动化技术已广泛应用于国计民生的各行各业。
智能汽车就是自动化技术发展的重要成果之一。
本文介绍了智能小车的研究设计背景与现状及其各个工作模块的工作原理、硬件及软件设计。
本设计中的自动循迹模块采用光电传感器循迹方法，选用RPR220型红外一体式发射接收管作为光电传感器，通过三组光电传感器识别小车的运行姿态。
避障模块利用超声波测距传感器，超声波发射部分的换能器选用TCT40-16T，接收部分选用TCT40-16R，在小车的左前右分别安装一组测距传感器实现避障功能。
设计遥控模块对小车进行启停及加减速控制，通过光电编码实现对小车的测速功能。
设计显示模块从而实时了解小车的运行状态。
选用包含Ｈ桥的L298Ｎ模块，利用PWM驱动小车行驶。
关键字：循迹，避障，遥控，显示，测速，PWM驱动ABSTRACTWith the rapid development of automatic control technology, automation technology has been widely used in various industries of the national economy and the people’s livelihood. Smart car is one of the important results of the development of automation technology. This article describes the design background and current situation of the intelligent car and the working principle, hardware and software design of the car’s modules.The automatic tracking of this design uses photoelectric sensor tracking method, and we choose RPR220 as the photoelectric sensor, which integrate the infrared transmitting and receiving tubes, three sets of photoelectric sensor distinguish the car’s running posture. Obstacle avoidance module utilizes ultrasonic distance sensor. We choose TCT40-16T as the emitting portion of the ultrasonic transducer and TCT40-16R as the receiving portion. Three distance measuring sensors are respectively fixed on the front, left and right of the car to achieve the obstacle avoidance function. Design remote control to control the start，stop，acceleration and deceleration of the car, and we utilize the optical-electricity encoder to realize the car’s speed measuring function. Design the display module to know the real-time of the car. Choose the L298N module which contains the H-bridge and utilize the PWM to drive the intelligent car running.KEYWORDS:tracking, obstacle avoidance, remote control, display, speed measurement, PWM driving目录摘要(中文) (1)摘要(外文) (2)1 绪论 (1)1.1 设计背景与意义 (1)1.2 当前国内外的研究设计现状及成果 (2)1.2.1 国外研究现状及成果 (2)1.2.2 我国研究现状及成果 (3)1.3 本设计的内容及结构 (4)1.3.1 设计内容 (4)1.3.2 本文结构 (5)2 智能小车控制系统的设计原理 (7)2.1、智能小车自动循迹原理 (7)2.1.1 小车循迹原理 (7)2.1.2 光电传感器工作原理 (8)2.1.3 光电传感器的常用类型 (9)2.2 超声波测距避障原理 (9)2.3 智能小车测速原理 (12)2.3.1直流电机测速 (12)2.3.2 光电码盘测速 (14)2.4 智能小车遥控原理 (15)2.4.1 红外遥控的实现模块 (15)2.4.2 红外遥控的工作原理 (15)2.5 智能小车的电机驱动电路工作原理 (16)3 智能小车控制系统的硬件电路图设计 (17)3.1 智能小车的电源模块设计 (17)3.2 智能小车自动循迹的硬件电路设计 (18)3.2.1 循迹传感器选择 (18)3.2.2 循迹电路图设计 (19)3.3 智能小车超声波测距的硬件电路设计 (20)3.3.1 超声波发射部分的硬件电路设计 (20)3.3.2 超声波接收部分的硬件电路设计 (20)3.4 智能小车数码显示的硬件电路设计 (21)3.4.1 LED数码显示器的结构与显示段码 (21)3.4.2 LED数码显示器的显示方法 (23)3.4.3 数码显示的硬件设计 (23)3.5 智能小车遥控的硬件电路设计 (24)3.5.1 智能小车的遥控发射模块硬件设计 (24)3.5.2 智能小车的遥控接收模块硬件设计 (25)3.6 智能小车电机驱动的硬件电路设计 (26)3.6.1 智能小车的电机驱动芯片选择 (26)3.6.2 智能小车的电机驱动电路的设计 (27)3.7 智能小车整体的硬件电路设计 (27)4 智能小车控制系统的软件设计 (29)4.1 主程序设计 (29)4.2 自动循迹模块程序设计 (30)4.3 测距避障模块程序设计 (2)4.4 数码显示模块程序设计 (3)4.5 编码测速模块程序设计 (4)4.6 红外遥控模块程序设计 (5)总结............................................... 错误！未定义书签。
智能小车设计电机控制技术
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内部模块框图
5
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电路原理图
VCC5. 0
U3
EN_A
P1. 0
R4 2 00
U4
IN1
P1. 1
R5 2 00
U5
IN2
P1. 2
R6 2 00
U6
EN_B
P1. 3
R7 2 00
U7
IN3
P1. 4
R1 2 2 00
U8
IN4
P1. 5
R1 3 2 00
Vss R8 4 .7 K R9 4 .7 K R1 0 4 .7 K
充放电速率
有时率和倍率两种表示法。
时率是以充放电时间表示的充放电速率，数值上等
于电池的额定容量(安·小时)除以规定的充放电电流 （安）所得的小时数。
倍率是充放电速率的另一种表示法，其数值为时率
的倒数。 原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止
电压的时间来表示。放电速率对电池性能的影响较大。
第50页/共59页
+ A -
+
A -
电流检测反馈电阻，可设置为0欧
6
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直流电机的控制原理
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续流二极管的作用：给电感性负载（如电机线圈）
提供续流通路。
L298内部的晶体管是工作在开关方式下：在饱和导通 与截止两个状态下切换。 但是，由导通向截止切换时， 电感性负载上的电流是不能“突变”（“变化率”无限大） 的，因为电感上的电流突变将产生无限高的感生电动势， 必使本该截止的晶体管击穿。 有了这些续流用的二极管 以后，负载上的电流就可以不突变，而是沿着二极管提供 的新通路续流。一般的电路连接方法，可以是续流工作中 的能量用来给电源充电，节省了电能。
智能小车的直流电机控制
智能小车的直流电机控制【实验目的】了解以单片机为核心的直流电机控制系统掌握此系统中直流电机驱动与调速原理熟悉ICCAVR 软件编译环境，会编写控制程序【实验器材】智能小车一部，下载线一根【实验原理】直流电机驱动控制系统示意图：在本实验中所分析的是以单片机ATMEGA8515L 为核心的直流电机控制系统。
ATMEGA8515L 芯片的引脚图如下：功放驱动电路采用基于双极性H-桥型脉宽调整方式PWM 的集成电路L293D。
L293D是单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接受DTL 或者TTL 逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步近马达)，和开关电源晶体管。
其引脚图如下：ATMEGA8515L 利用I/O 口（PD5，PE2，PD4，PD6）向驱动电路输出控制电平，这些I/O 口作为单片机控制指令的输出，连接到驱动电路中L293D 的相应管脚上。
其真值表如下：对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。
不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端PE2 和PD5 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。
此实验中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种：（1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。
（2）硬件电路自动产生PWM 信号，不占用CPU 处理的时间。
这就要用到ATMEGA8515L 的在PWM 模式下的计数器1，具体容可参考相关书籍。
【实验步骤】（1）连接好电路，把数据线，下载线连接好，打开电源（2）进入ICCAVR 编译环境，调试程序直至没有错误，编译环境简介请参见附录一（3）下载，烧录进单片机，观察实验结果（4）反复修改调试程序，逐渐增强其功能（5）写好实验报告，实验心得体会【程序示例】1、小车前进一段——>左转一圈——>右转一圈——>前进一段——>后退一段——>停下//ICC-AVR applic ation builder : 2005-5-19 19:12:13// Target : M8515// Crystal: 4.0000Mhz#include <iom8515v.h>#include <macros.h>unsigned int time;unsigned int yan;void port_init(void){PORTA = 0x00;DDRA = 0xFF;PORTB = 0x00;DDRB = 0x00;PORTC = 0x00;DDRC = 0x00;PORTD = 0x00;DDRD = 0xFF;PORTE = 0x00;}//call this routine to initialize all peripherals void init_devices(void){//stop errant interrupts until set upCLI(); //disable all interruptsport_init();MCUCR = 0x00;EMCUCR =0x00;GICR = 0x00;TIMSK = 0x00;SEI(); //re-enable interrupts//all peripherals are now initialized}void delay(unsigned int yan){while(yan>0)yan--;}void runforth(void){while(time<1000){PORTE=0x04;PORTD=0x70;delay(2000);time++;}time=0;}void zuozhuanwan(void){while(time<1000){PORTE=0x00;PORTD=0X70;delay(2000);time++;}time=0;}void youzhuanwan(void){while(time<1000){PORTD=0x50;delay(2000);time++;}time=0;}void houtui(void){while(time<1000){PORTE=0x04;PORTD=0x20;delay(2000);time++;}time=0;}void stop(void){PORTE=0x00;PORTD=0x00;}void main(void){ init_devices();time=0;runforth();zuozhuanwan();youzhuanwan();runforth();houtui();stop();}2、调速程序以下是用两定时器来控制加在两方向控制口的方波占空比，以此来对电机进行调速，而同学们可以利用对两始能端高低电平进行不同延时来实现调速功能。
可记录里程的智能小车的设计及制作
可记录里程的智能小车的设计与制作徐庆山李海涛鲁伟哈尔滨工程大学通信学院07812班摘要随着汽车工业的迅速发展，关于汽车方面的研究也越来越受人关注，全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有这方面的题目，可见国内很重视该题目的研究。
特别是在智能控制方面，小车进行寻迹以及避障和计里程，在工厂里的智能控制方面非常重要。
选择程控小车这一题目，跟随科技发展趋势，同时可以学到许多关于电学和机械结构等方面的基础知识，这对于我们将来工作提供了十分宝贵的经验。
我们主要研究如何让小车走直线，并在此基础上，如何实现里程记录的功能。
主要以自主设计的底盘为基础，以直流减速电机及其控制电路为驱动，以STC89C52单片机为控制核心，组成的智能小车在特定的程序下实现走直线的功能；基于阿克曼原理设计的平面等腰梯形连杆机构能够实现小车的完美转向；基于52单片机，光耦，L298，78L05的控制电路能够实现对直流减速电机与舵机的整体控制；最后利用旋转编码器通过器输出方波的个数算出小车行驶的路程，从而实现以上功能。
通过多次的编程修改和调试最终实现了程控小车里程记录的功能。
关键词52单片机智能小车转向机构阿克曼原理旋转编码器方波计数引言可记录里程的智能小车是集机械、电子、计算机与自动控制于一体的先进机电设备，它很好的把机与电有机的结合到一起。
智能小车属于机器人系列，它在无人驾驶机动车、无人工厂、智能仓库、服务机器人等领域有着比较广泛的前景，可见其研究意义的重要性。
我们主要实现启动智能小车，并能记录其行驶里程。
主要的工作内容有以下几点：首先确定小车的基本外形和构造，利用不同的板料和轴类料经过设计和加工实现小车的整体结构；其后在小车上安装基于AT89C52单片机的控制芯片，利用芯片程序使电机驱动小车配合舵机程序完成规定的行走路线；在此基础之上，使用旋转编码器实现小车行驶里程记录的功能。
电控基础部分总体方案：智能程控小车采用52单片机为控制核心部分，通过舵机控制前轮的转向和L298N驱动器控制电动车的前后轮驱动直流减速电机，分别实现电动车的左转右转、前进倒退和改变速度的功能。
基于直流电机的小车运动控制设计
目录摘要 (2)前言 (3)1. 系统概述 (4)2.直流电机工作原理 (5)2.1直流电机的结构 (5)2.2直流电机的分类 (5)2.3直流电动机的工作原理 (6)2.4直流电机的可逆运行原理 (7)3.硬件设计 (8)3.1供电电源模块 (8)3.2控制器模块 (8)3.3电机驱动模块 (11)4.软件设计 (13)4.1主程序设计 (13)总结 (14)参考文献 (15)致谢 (16)摘要本文主要介绍了基于直流电机的小车运动控制设计。
该车以玩具小车为车体，直流电机及其控制电路为整个系统的驱动部分，AT89S51单片机为整个系统的控制核心，采用ST188反射式光电传感器来检测小车的运行速度，并通过一个4位一体的数码管显示出来，使用驱动芯片74HC245来驱动数码管的显示；整个系统使用5V的直流电源供电，直流电机驱动采用PWM控制技术，可以灵活方便地对车速进行控制。
关键词：直流电机，单片机，小车[Abstract] : In this paper, the car based DC motor motion control design , the toy car as the car body , DC motor and control circuit for the driving part of the whole system , AT89S51 microcontroller core for the control of the entire system , using ST188 reflective photoelectric sensor to detect the car's speed , and through a 4-in-one digital display up , use the driver IC 74HC245 to control the digital tube display . the system uses the 5V DC voltage power supply , DC motor-driven use PWM control technology , the flexibility to easily control the speed .Key words: DC motor , MCU , car前言随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。
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燕山大学课程设计说明书题目：智能小车直流电机控制控制系统设计学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学课程设计(论文)任务书院(系)：电气工程学院基层教学单位：自动化系学号学生姓名专业(班级)设计题目智能小车直流电机控制控制系统设计设计技术参数1、设计智能小车直流电机控制系统原理图；2、直流电机驱动控制选用专用芯片；3、采用数字控制芯片实现。
设计要求1、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准，并规定主回路用粗实线、控制回路用细实线；2、设计说明书应包含封皮、目录、正文、参考文献等，字数要满足规定。
3、元器件标明型号参数。
工作量1、完成设计说明书一份(包括原理的简要说明和主要参数的计算过程)；文稿用钢笔或圆珠笔书写，字迹应工整、清晰(打印也可)；2、绘制电气原理图(包括主电路、控制回路)A2图纸一张，可用铅笔绘制或用计算机绘制打印，应符合相关制图标准；工作计划第一周1、查阅有关资料；2、分析并确定控制方案，完成操作、显示电路。
3、主回路的设计、计算，并确定主要元器件(包括必要的保护环节)；第二周1、转速、电流双闭环直流调速系统调节器参数的设计、计算。
2、电气原理图设计3、撰写设计说明书参考资料1、《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编(教材)2、《电力电子变流技术》黄俊主编(教材)3、《电气传动自动化技术手册》4、《电气控制》李仁主编(教材)5、智能小车有关资料指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2013-5-16摘要摘要制电机运动，例如转向、速度、角度的控制，是单片机在机电控制中的一个典型应用。
本设计以MC9S12D Gl28单片机为核心，由路径识别、车速检测、舵机控制、直流电机、电机驱动芯片 L MD1 8200 和电压转换芯片 L M 7525 等模块组成, 并详细阐述了控制系统的组成原理和软硬件设计。
本次设计采用的直流电机是R S - 380S H 型直流电机。
以及采用转速、电流双闭环直流调速系统对直流电机实行控制。
本课题的核心是怎么样实行对智能小车发动机也就是直流电机的控制，直流电机的驱动本次是用了LMD1 8200电机驱动芯片，本文将详细的介绍LMD1 8200的驱动情况。
关键词：单片机；直流电机；PWM控制技术I燕山大学本科生课程设计（论文）目录第一章智小车直流电机控制系统设计 (3)1.1课题背景 (3)1.2 智能小车驱动控制系统要求 (4)1.3智能小车驱动电机控制系统分析 (6)1.4直流电机控制系统硬件电路设计 (6)1.4.1 PWM主电路设计 (7)1.4.2 控制电路设计 (7)1.4.2 智能小车MC9S12DG128单片机系统 (8)1.4.2车速检测模块 (10)第二章PWM控制系统设计 (12)2.1全数字转速直流双闭环调速系统设计 (12)2.2数字电流调节器的设计 (13)2.2.1确定电流调节器时间常数 (13)2.2.2电流调节器结构的选择 (14)2.2.3电流调节器参数的计算 (14)2.3数字转速调节器的设计 (15)2.3.1转速调节器结构的选择 (15)2.3.2转速调节器参数计算 (15)2.4 PWM信号发生电路设计 (16)2.5 控制软件流程图 (17)参考文献 (19)II燕山大学本科生课程设计（论文）第一章智能小车系统的设计1.1 课题背景智能小车是轮式移动机器人研究领域的一项重要内容,涵盖了机械、汽车电子、电气、计算机、检测技术、模式识别与智能控制等多个学科。
它是陆地自主行驶车辆(AutonomousGroundVehicle,AGV)的一种。
AGV在社会生活的各个领域都有着非常广阔的应用前景。
在西方发达国家,移动式自主服务机器人已广泛应用于医疗福利服务、商场超市服务、家庭服务等领域;AGV 在军事领域也有着重要的应用价值,美国军方把部分机器人技术视为未来战斗系统(FutureCombatSystem)的重要组成部分[1]。
本文研究的智能小车主要采用专用赛道作为使用环境。
智能小车的实现主要是控制其移动速度和方向。
由路径识别、电机驱动、车速检测、方向舵机控制、电源管理及控制策略等功能模块组成。
智能小车的采用直流电机，直流电机采用高性能可控电力拖动的直流调速系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
3燕山大学本科生课程设计（论文）51.2 智能小车驱动控制系统要求智能小车控制系统结构如图 1 所示, 控制系统以单片机MC9S12D Gl28 为核心, 由电源管理模块、CCD 摄像头传感器路径识别模块、 直流电机驱动模块、 车速检测模块, 键盘与显示模块、 舵机控制模块等组成。
(1)控制系统 16位MC9S12D Gl28单片机, 该单片机包含高速 A / D 、P W M 、 硬件看门 狗、 电源监 控、 内部集成 P LL 锁相环等功能模块。
采用上电自动复位方式, 时钟频率为 24 MHz 。
(2)路径识别是智能小车控制系统的关键模块之一, 路径识别方案的好坏, 直接关系到最终性能的优劣。
通常采用的路径识别方案有红外光电传感器寻迹和 CCD 摄像头寻迹两种方案。
本设计采用了面阵型 CCD 摄像头传感方案,标准供电电压为 5 V 。
图像传感器输出 P A L 制式模拟信号, 模拟信号由复合同步信号、 复合消隐信号和视频信号组成。
(3)电源部分的稳定对整个系统的可靠工作起着至关重要的作用, 智能小车系统根据各部件正常工作的需要, 对车模用 7. 2 V 2000 m Ah Ni - c d 蓄电池进行电压调节。
(4)智能小车由直流电机驱动, 其精确的位置控制需采用转速闭环控制, 速度反馈常用的测量方法有光码盘、 编码 器 和 测 速 电机 三 种。
设 计 中采 用E30S- 3 60- 3- 2 型旋转编码器。
(5)智能小车的方向由舵机( 转向伺服电机) 控制,设计中采用 Fu ta b a S 3 010 型舵机, 该舵机可以输出力矩驱动智能小车转向。
(6)车速控制采用美国国家半导体公司专用于直流电动机驱 动的 H 桥组件 L MD1 8200。
L MD 18200提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。
本次课题主要研究设计智能小车的直流电机的驱动设计。
键盘显示 CCD 摄像头 车速检测控制芯片 MC9S12D Gl28 舵机驱动 Futaba S3010电源管理电机驱动 RS-380SH图 1 控制系统结构框图1.3 智能小车驱动电机控制系统分析车速控制采用美国国家半导体公司专用于直流电动机驱动的H 桥组件L MD1 8200。
L MD 18200提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。
L MD 18200内部集成了四个DMOS管，组成一个标准的H型驱动桥。
通过充电泵电路为上桥臂的2个开关管提供栅极控制电压，充电泵电路由一个300kHz 左右的工作频率。
可在引脚1、11外接电容形成第二个充电泵电路，外接电容越大，向开关管栅极输入的电容充电速度越快，电压上升的时间越短，工作频率可以更高。
引脚2、10接直流电机电枢，正转时电流的方向应该从引脚步到引脚10；反转时电流的方向应该从引脚10到引脚2。
电流检测输出引脚8可以接一个对地电阻，通过电阻来输出过流情况。
内部保护电路设置的过电流阈值为10A，当超过该值时会自动封锁输出，并周期性的自动恢复输出。
如果过电流持续时间较长，过热保护将关闭整个输出。
过热信号还可通过引脚9输出，当结温达到145度时引脚9有输出信号。
单极性驱动方式是指在一个P W M 周期内, 电动机电枢只承受单极性的电压, 电机的转大小只与P WM 的占空比有关, 占空比越大, 转速越大。
电机转向由L MD1820 0 的引脚 3 控制, 引脚 3 输出高电平时, 电机正转, 引脚 3 输出低电平时, 电机反转。
设计中采用单极性驱、驱动方式, 为了散热方便, 采用L MD1820 0 集成电路芯片, 全部驱动电路都集成在芯片中, 使整个驱动电路大为简化。
考虑到智能小车在直线加速区间的末端可能会遇到突然出现的拐弯区间, 智能小车由直道高速进入弯道时需要急速降速和停车, 而L MD18200 具有制动的功能,在行驶过程中可以通过单片机的控制使直流电机紧急制动。
61.3直流电机控制系统硬件电路设计1.3.1 PWM 主电路设计直流电机调速系统总体电路设计由单片机产生控制PWM 信号发生电路产生PWM 信号的数据，控制直流电机调速电路对电机进行调速。
通过单片机给的PWM 占空比的不同实现电机的调速控制，二在驱动方面通过单片机给定PWM 再通过L MD18200H 型桥式电路器件实现电机的驱动。
本次设计的电机驱动电路如图2采用L MD18200，简单的介绍如下：图 2 L MD 18200 驱动电路L MD1 8200 驱 动 电 路 如 图 3 所 示, 单 片 机P W M 3 端 口 输VSDIR OUTPWM BootS 1CurrentS0 BootS 2ThermalS0 OUT 2BRAKE GNDPT5 3 3PWM3 5 89PT7 4C62 10uFC61 10uFMC63 220uFLMD 18200+7.2V出的P W M 控制信号输入到L MD18 200 引脚5, 单片机P T5 端口输出的DI R 转向信号, 从L MD 18200 引脚 3 输入。
当智能小车需要减速制动或紧急停车时, 单片机P T 7 端口输出的BR AK E 信号, 从L MD18 200 引脚4 输入。
L MD18200根据P W M 控制信号的占空比来控制直流电机的转速, 实现对智能小车的车速控制。
智能小车的驱动电机采用R S - 380S H 型直流电机。
1.3.3 智能小车MC9S12D Gl28单片机系统目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。
本系统以MC9S12DG128单片机为核心，通过单片机控制，C语言编程实现对直流电机的平滑调速。
系统控制方案的分析：本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。