基于labVIEW控制的智能小车设计

基于labVIEW控制的智能小车设计

[摘要] 本设计主要开发以小车为控制对象，以单片机为控制平台，驱动直流电机使小车左转或右转，小车轮速由pwm信号控制，上位机通过无线模块向小车发送控制命令，控制系统由labview8.5搭建，labview8.5在线控制小车转向，车轮转速等控制算法，以达到预计的控制效果的智能小车。

[关键字]单片机 pwm labview8.5 智能小车

中图分类号：tp249 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）17-600-02

本设计通过计算机编程来实现其智能小车对行驶方向、启停以及速度的控制，通过上位机发送模块、无线传输模块、下位机接收模块等，人为在线远程控制小车的运行状态。

1 总体设计方案

设计主要以labview8.5为开发平台，选择常见的直流电机玩具车为机械平台，结合串口通信、单片机控制与通信、无线通信、电机控制等相关知识实现小车的各种功能。由上位机中的labview8.5发送控制命令，界面设定有前进，后退，左转，右转，左前，左后，右前，右后，加速，减速的按钮。经过rs232电平转换后连接到发送数据的单片机，发送单片机接受到控制命令，将信号传送给无线模块发送端，此时无线模块通过无线传输，将信号发送给无线模块的接收端，再将信号传送给小车上的接收数据单片机，此单片机解析信号后实现转速控制，转向控制。两台直流电机，一台在前轮，

用来控制小车转弯，另一台在后轮，用来控制小车的转速，用pwm 信号控制[2]。系统总框图如图1所示。

2系统硬件设计

2.1 电机模块

设计采用直流电机，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高，改变正负极就能改变电机转动方向，从而改变小车的行进状态。对于直流电机的速度调高，可用改变电压的方法，也可采用pwm调速方法。pwm调速是使加在直流电机两端的电压为方波形式，改变方波的占空比进行电机转速的调节。

电机驱动模块采用l298n和bts7960相结合的方式，l298n内部有两个h桥，因为本设计中小车后轮电机的电压比较大，用l298n 驱动使芯片发热，故用l298n中一个h桥驱动前轮电机，控制小车的转向，用bts7960驱动后轮电机并用pwm调速。

2.2 电源模块

本设计采用电机与单片机分开供电的方式。对于发送数据单片机，用变压器稳压到12v后，用三端稳压芯片7805稳压到5v给单片机供电。对于接收数据单片机，用12v的电池盒和7805稳压到5v给接收数据的单片机供电。直流电机用电池盒的12v供电，无线模块采用asm11117- 3.3v稳压芯片稳压后的3.3v供电，该芯片简单方便，波动小，稳定性比较好，可以让小车更好的运作起来。

2.3 单片机执行模块

采用avr系列的atm ega16单片机，与51单片机相比较，avr系列的单片机具有速度快、片上资源丰富、驱动能力强、功耗低、性价比高等优势。

2.4 通讯模块

上位机与单片机通过rs232连接进行通讯，pc机与单片机用2根线方式进行全双工异步通信。由于avr单片机输入输出电平为ttl 电平，pc机是rs232标准串行接口。二者电气规范不一致，因此需使用max232进行电平转接。

2.5 无线传输模块

无线传输模块采用nrf24l01。单片机负责对无线收发芯片的编程控制，并设定其工作模式和工作参数，执行相关操作；接收nrf24l01的数据进行判断和读取，执行对nrf24l01的操作；读取上位机发送的数据，经运算和转换后发送给nrf24l01[3]。nrf24l01执行命令和数据的编码与解码、数据的调制与解调等操作，完成系统无线功能。

5 结论

本设计以上位机中labview搭建的控制平台为控制核心，结合了发送数据单片机atmega16发送模块，无线传输模块，接收数据单片机atmega16执行模块，电源模块，电机控制模块，实现了用labview控制小车左转，右转，前进，后退，加速，减速，左前，左后，右前，右后十个基本动作。基本完成了任务书中的要求，实现小车的在线控制。

参考文献：

[1] 梁全贵，武丽，李长春.基于labview的智能车数据采集与处理研究[j].工业控制计算机，2010，23（9）：31- 33.

[2] 基于atmega16和nrf2401的无线射频收发系统设计[j].电子测试.2009，4：62- 63.

[3] nrf24l01的无线通信系统的设计[j].科技创新与生产，2011，4：69- 73.

[4] 杨文铂，尤一鸣.labview在模型车无线测控系统中的应用[j].天津工业大学学报，2007，26（6）：42- 44.