智能小车电机驱动原理
智能小车PWM调速原理
智能小车PWM调速原理电机驱动电路智能小车电机的驱动芯片采用L293D。
L293D是一款单片集成的高电压、高电流、4通道电机驱动，设计用于连接标准DTL或TTL逻辑电平，驱动电感负载（诸如继电线圈、DC和步进电机）和开关功率晶体管等等。
L293D有4个通道，每个电机需要用到两个通道，以实现电机的正反转。
4个电机就需要用到8个通道。
本小车需要2片L293D电机驱动芯片。
为了简化为双桥应用，L293D每个通道对都配备了一个使能输入端。
L293D逻辑电路具有独立的供电输入，可在更低的电压下工作。
L293D具有如下特性：1、L293D每个通道的电流输出能力达600 mA2、L293D每个通道的峰值输出电流达1.2 A（非重复）3、便于使能4、L293D具有过温保护5、逻辑“0”输入电压高达1.5 V（高抗噪性）6、内置箝位二极管智能小车的调速智能小车的部分实验中，电机不能时刻保持在全速运转的状态，需要控制小车速度才能完成一些特定的功能。
比如在“智能小车循迹实验”中，如果小车速度过快，来不及反应做出方向的调整，小车会很容易跑离轨迹。
PWM调速是目前电机的主流调速方式。
智能小车采用脉宽调制（PWM）的办法来控制电机的转速，从而控制智能小车的速度。
在此种情况下，电池电源并非连续地向直流电机供电，而是在一个特定的频率下为直流电机提供电能。
不同占空比的方波信号，调节对直流电机的通断电，能起到对直流电机调速作用。
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L293D始能端EN1和EN2上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了直流电机转速。
电路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：通过执行软件延时交替改变EN1和EN2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）用硬件方式实现：硬件自动产生PWM信号，不占用CPU处理的时间。
基于 STC89C52 单片机的智能小车设计
能智造与信息技术基于STC89C52单片机的智能小车设计李亚振（安阳师范学院河南安阳455000）摘要：本设计主要器件有STC89C52单片机、RZ7899驱动芯片和N20直流减速电机，使用两节锂电池共7.4V 作为系统供电，经LM7805稳压芯片降压到5V 后为单片机系统供电，通过红外循迹模块和避障模块，实现S 形曲线行驶和避障功能。
通过控制电机驱动模块控制电机输出转速，改变车辆移动状态，实现转弯。
在行驶过程中，通过蜂鸣器播放音乐或充当汽车喇叭，同时设置灯光进行照明。
软件程序采用C 语言，通过keil 软件实现对小车的控制。
通过pcb 设计和实物调试，验证了该智能小车虽设计简单，但功能强大，应用广泛。
关键词：智能小车STC89C52单片机循迹PCB 设计中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)04(a)-0058-04当前，社会新工艺、新技术快速发展，人工智能技术逐步成熟，并广泛应用于工业、农业、医疗等行业。
智能小车作为人工智能领域研究的重要分支，可以代替人类在一些危险环境下完成相关工作。
本设计以STC89C52单片机作为小车控制系统的核心处理器，包括驱动、红外循迹、避障和音乐播放等模块，通过对各模块的设计，全面说明该智能小车工作的基本原理。
1系统总体设计目标本设计增添红外线遥控电路，控制智能小车运动，功能除了前进后退，还可以按照设置路线行驶并躲避障碍物，利用C 语言程序设置智能小车的运动状态，在编写代码时写入不同的音乐模块，调试实现小车的多功能运行［1］。
系统设计框图如图1所示。
2系统模块设计2.1电源输入模块本设计选用7.4V 可充电锂电池，可以循环使用，经过LM7805稳压芯片后，给单片机和外围器件提供供电。
电机驱动的芯片由7.4V 锂电池直接提供。
二极管D1起着防反接的作用，LED2作为电源指示灯，当开关SW1打开时，系统就会开始供电。
电源输入原理图如图2所示。
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。
常用电机驱动电路及原理
EN1 和 EN2 一般使用时我们直接接高电平，使整个电路始终处于工作状态！
通过对上面电路的了解，大家应该大致了解了 H 桥的基本工作原理，有没有更 好地驱动电路了呢？答案是肯定的！以下是直流电动机的机械特性表达式：
n 是电机的转速，U N 是电机的两端的电压，Ce 、CT 、φN 对于我们来说可以看成一 个定值，Tem 是负载转矩，车做好之后该值基本确定不变，剩下一个重要的参数 Ra 电 机电枢回路的阻值，电机本身的内阻很小，如果外部引入的电阻过大，此时直流电 动机转速降落较大，驱动电路效率较低，电机性能不能充分发挥。为了提高 电机的转速我们应该尽量减小电机电枢回路绕组的阻值，我们知道：N 沟道的 MOS FET 具有极低的导通电阻，IRF3205 导通电阻在 8mΏ左右，而 IRF4905 几乎是其两 倍，那么是不是可以考虑全部使用 N 沟道的 3205 来搭我们的驱动电路呢，答案也 是肯定的，只不过需要换一片栅极驱动芯片就行！
常用的电机驱动有两种方式：一、采用集成电机驱动芯片；二、采用 MOSFET 和专用栅极驱动芯片自己搭。集成主要是飞思卡尔自己生产的 33886 芯片，还有就是 L298 芯片，其中 298 是个很好的芯片，其内部可以 看成两个 H 桥，可以同时驱动两路电机，而且它也是我们驱动步进电机的 一个良选！由于他们的驱动电流较小（33886 最大 5A 持续工作，298 最大 2A 持续工作），对于我们智能车来说不足以满足，但是电子设计大赛的时 候可能会用到！所以想要详细了解他们的同学可以去查找他们的数据手册！ 在此只是提供他们的电路图，不作详细介绍！
电动智能小车(完整论文)
摘要89s52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用89s52单片机来实现课程设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用89s52单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，慢速行驶，以及自动停车.整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词89s52单片机超声波传感器电动小车目录第一章前言 (1)第二章方案设计与论证 (2)一直流调速系统 .................................... 错误！未定义书签。
二检测系统 (2)三显示电路 ........................................ 错误！未定义书签。
四系统原理图 (2)第三章硬件设计 (3)一 80C51单片机硬件结构............................ 错误！未定义书签。
二最小应用系统设计 (3)三 111前向通道设计................................ 错误！未定义书签。
四 111后向通道设计................................ 错误！未定义书签。
五 111显示电路设计................................ 错误！未定义书签。
第四章软件设计 .. (7)一主程序设计 (7)二333 显示子程序设计.............................. 错误！未定义书签。
三避障子程序设计 (11)四软件抗干扰技术 (11)五 333“看门狗”技术 .............................. 错误！未定义书签。
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。
遥控小汽车知识点总结
遥控小汽车知识点总结遥控小汽车是一种由无人驾驶技术控制的小型汽车，它可以通过遥控器来操控前进、后退、转弯等动作。
它是一种非常受欢迎的娱乐设备，同时也被广泛用于科研和教育领域。
在过去的几十年里，遥控小汽车技术已经得到了非常大的发展和应用，对于提高无人驾驶技术和智能控制技术的水平有着非常重要的意义。
本文将对遥控小汽车的相关知识点进行总结和介绍。
一、遥控小汽车的概述遥控小汽车是一种通过遥控器来操控的小型汽车，它的大小可以从几厘米到几十厘米不等。
遥控小汽车通常采用电池作为动力来源，通过电机来驱动车轮实现前进、后退、转向等动作。
遥控小汽车的遥控器通常由无线电器件组成，可以通过无线电信号来操控小汽车的动作。
遥控小汽车主要分为两种类型：一种是纯粹的娱乐型遥控小汽车，主要用于娱乐和休闲，这种小汽车通常外形漂亮、设计新颖、操作简单，非常适合孩子们的玩耍；另一种是科研和教育用途的遥控小汽车，这种小汽车通常具有较高的性能和功能，可以作为科研和教育的实验平台，用于研究无人驾驶技术、智能制导技术等。
二、遥控小汽车的工作原理遥控小汽车的工作原理主要包括遥控信号传输和汽车动作控制两个部分。
1. 遥控信号传输遥控小汽车的遥控器通过无线电信号来与小汽车进行通信。
通常情况下，遥控器内部有一组无线电发射器和接收器，它们可以将操控指令转化为无线电信号发送出去，并通过接收小汽车发回的信号来实现双向通信。
遥控信号传输的稳定性和可靠性对于遥控小汽车的使用非常重要，因此通常需要采用一定的信号处理和调制解调技术，以保证信号的稳定传输和抗干扰能力。
2. 汽车动作控制遥控小汽车的动作控制主要涉及电路控制、电机驱动和机械传动等方面。
当遥控器发送操控指令时，小汽车的接收器将接收到这些指令，并将其转化为电信号传输给电路控制系统。
电路控制系统根据接收到的指令来控制电机的工作状态，使小汽车实现前进、后退、转向等动作。
同时，电路控制系统也需要监测和处理小汽车的传感器反馈信号，以便实时调整汽车的动作状态。
智能小车电机驱动原理
第一节智能小车电机驱动原理一、驱动板概述驱动板由大功率驱动芯片L298为主,加上L1117稳压芯片为整个电路板提供稳定的5V电压;驱动板能同时驱动两个直流电机;通过对六个口的控制就可以分别实现对电机正反转、加减速的控制;完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动;每个电机用三个口控制,一个使能端EN或PWM输入端,控制电机的转动与停止,也能用于PWM控制调速;也就说,对这个输入端输入一定频率的脉冲,当为高电平时,电机转动,为低电平时,电机停止转动;一定频率的脉冲,电机一段时间内转动一段时间内停止转动,但由于直流电机的惯性特性,它不会立即停下来,只要频率高于某个值,就不会感觉到电机的停滞现象,反而是一种很连续的运动;只要改变一个周期内高低电平的时间比例,就可以改变电机的速度;另外两个输入端是为了控制方向,分别为In1和In2;In1为高电平,In2为低电平,电机按一个方向转,In1为低电平,In2为高电平,电机向相反方向转,如果他们同时为高电平或低电平,那么电机不转;二、驱动板电路原理那我们首先分析一下L298驱动板,L298驱动板原理图如图1;该驱动板需要用7.2V电源供电,但L298N的逻辑参考电平为典型的TTL电平;用了一个L1117稳压芯片提供稳定的5V输出电压和逻辑参考电压,D9、D10、D11和D12是发光二极管,指示运动方向,与它们连接的电阻都是限流电阻;R5和R8都是下拉电阻,让EnA和EnB口要么是高电平,要么是低电平,避免出现电平混乱,提高对输入信号的抗干扰能力;输出端都接有0.1uF电容,加上二极管平衡电路;他们都是为了保护L298N,电机是感性负载,当给电机突然通电与断电,因为电流的瞬变,电机两端会产生瞬时高压和大电流;如果没有保护措施,L298N就可能会被烧毁;三、恒压恒流桥式2A驱动芯片L298NL298N驱动芯片是由SGS公司的产品,比较常见的15脚Multiwatt封装,内部有4通道逻辑驱动电路;它的内部结构如图1;从内部结构图可知,用三极管组成H型平衡桥,驱动功率大,驱动能力强;同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态,具有非常高的效率;从图2看出该驱动芯片有两路H型PWM电路,上面已谈到用PWM控制直流电机调速的基本原理,现在来看电路的具体实现;In1为高电平,In2为低电平,EnA为高电平时,U1、U4输出为高电平,U2、U3输出为低电平;在OUT1、OUT2接上电机后,T1、T4管导通,T2、T3管截止,电机向一个方向转;In1为低电平,In2为高电平,EnA仍旧为高电平,T1、T4管截止,T2、T3管导通,电机向相反方向转;In1、In2同时为高电平或低电平,T1与T3同时导通或截止,T2与T4也是同时导通与截止,但与前者相反,也就是OUT1与OUT2电压相同;电机会快速停转;如果EnA端为低电平,整个H型PWM电路关闭;电机当然也就不会转;四、驱动板连线：驱动板与单片机和驱动板与直流电机的接线如图3,整个系统的总电源由L298驱动板的供电电源提供;L298驱动板的5V电源输出给单片机;L298驱动板的输入控制端与P0口相连,具体各管脚的连接的情况如图3;L298驱动板的输出直接与直流电机连接,参照图3;L298驱动板的有一个VCC和GND不用;他们是使用步进电机时,作为公共端的;要实现对电机的前后控制,只要P0^0和P0^1逻辑电平相反;假设P0^0为高,P0^1为低时是正转;那么在颠倒送数,即P0^0为低,P0^1为高,车轮就会反转;调速,控制P0^2口的高电平保持时间相对总周期长点,速度就大,短点,速度就小;图3驱动板连线图。
智能小车实习报告
智能小车实习报告<i>西农可用</i>1.实习任务与要求1.1实习目的1、机械构件如何通过电机驱动实现不同的动作；2、控制电路的设计及其分析；3、控制器如何通过传感电路感知世界；4、设备如何构成控制反馈等。
1.2实习要求1、熟练掌握单一传感器、单电机在控制器作用下实现具体机械构件的控制。
2、熟练掌握控制器采集多类型、多数量传感器信息并通过复杂电路控制多电机实现对多机械构件的控制；3、熟练掌握各种电机在控制器作用下，驱动机械构件实现复杂运动。
2.1四轮直流电机智能小车2.1.1小车的装配组装按照电路图要求组装，组装完成如附件直流小车图。
2.1.2电机系统1.电机的工作原理：复杂的直流电机结构可简化为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A 和B，如图2-2。
1― 主磁极：励磁绕组上加上直流电压，励磁绕组上有励磁电流通过，使定子铁心产生固定磁场，即定子的主要作用是产生主磁场。
2―电机绕组：在固定的磁场中旋转，主要作用是产生感应电动势或产生机械转矩，实现能量的转换。
3、4―换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转，主要作用对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。
<i>西农可用</i>2.直流电机的控制1.使用脉冲宽度调制（PWM）方式来驱动直流电机，也就是给直流电机输入占空比可调的方波，当电平为1时电机转动，电平为0时电机停止。
电动机的驱动方波周期一定，通过改变高电平的持续时间来控制电动机使能，从而改变电动机一个周期内动作时间，达到控制电动机转速的目的。
控制加减速时可以控制占空比的变化，是占空比不断减小可以控制电机的减速，相反可以控制电机的加速。
直流电机控制基本原理：两个电极与电源正接或反接，可以使其正转或反转。
由于直流电机的工作电流比较大，不能直接使用单片机来驱动，一般使用集成芯片L293D或L298D。
小车控制电路原理图
智能小车控制在科技高速发展的当今社会，人类对于汽车的无人驾驶技术的研究热度有增无减，工程训练（电工电子）以STC系列的芯片作为主控芯片，搭配红外循迹、红外测距、超声波测距对智能小车的周边环境进行监测，保障小车可以安全正常的行驶，搭载颜色传感器用来识别物体的颜色。
系统图如图1所示。
图1. 系统框图一、芯片介绍1、STC15系列单片机智能小车以IAP15W4K58S4作为主控芯片，IAP15W4K58S4是属于STC15系列的单片机，芯片采用LQFP44方式封装,速度比传统8051快8-12倍，内部集成高精度R/C时钟；支持ISP/IAP（在系统/在应用可编程）；7个定时器/计数器，其中5个16位可重装定时器/计数器；4路超高速完全独立的串口；8通道10位ADC；6通道15位的高精度PWM，加上2路CCP；从型号规格体现出该芯片拥有58K ROM和4K RAM。
实物图如图2所示。
图2. IAP15W4K58S4实物图2、颜色传感器TCS3200颜色传感器TCS3200是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，采用8引脚表面贴装形式封装（如图3所示），它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在单一的CMOS电路上，同时在芯片上集成四种不同的滤光器：红、绿、蓝（RGB）三种滤光器各16个，不带任何过滤器16个。
为了保证能够尽量减少入射光辐射不平衡，这64个过滤器是交叉排列，从而可以提高颜色识别率。
由于可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，所以可直接与MCU或其他逻辑电路相连接，并且可以直接输出数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单。
图3. TCS3200实物图TCS3200颜色传感器原理图如图4所示，利用三原色理，采集被测物的颜色，即各种颜色都是有三种颜色组成的，通过对芯片的S2、S3引脚编程选择不同的滤波器，它只能让某种特定的原色通过，经过电流到频率转换器后输出不同的方波，不同的颜色和光强对应不同频率的方波。
蓝牙智能小车的原理
蓝牙智能小车的原理硬件原理：1.主控制器：主控制器是智能小车的大脑，负责解析接收到的指令并控制电机的转动。
主控制器中通常包含一个具有处理能力的微控制器单元（MCU），由它负责整个系统的控制和运算。
2.电机驱动：电机驱动模块负责将主控制器传来的信号转化为电机能够接收的电流和电压，实现电机的正转、反转或停止。
3.电源系统：为了供给小车的各个模块和电机驱动模块所需的电能，蓝牙智能小车通常需要一个电源系统，可以使用电池或者外部电源供电。
软件原理：1.蓝牙通信：主控制器通过配备的蓝牙模块与手机或电脑进行通信。
当手机或电脑上的蓝牙设备到智能小车时，可以通过连接和配对的方式建立起通信。
2.指令解析：蓝牙模块接收到手机或电脑发送的指令后，传递给主控制器进行解析。
主控制器根据指令的不同，识别指令的类型并进行相应的处理，例如转动电机、改变小车的方向等。
3.控制信号输出：主控制器根据指令解析的结果，将处理后的控制信号输出给电机驱动，通过控制电机驱动的转动方式，实现小车的运动。
1.手机或电脑通过蓝牙与小车建立连接，并通过特定的应用程序发送控制指令。
2.小车的蓝牙模块接收到指令后，将指令传递给主控制器。
3.主控制器解析指令后，根据指令的内容控制电机驱动模块的工作。
4.电机驱动模块根据主控制器的指令控制电机的转动方向和速度，从而控制小车的运动。
5.用户通过手机或电脑的操作界面不断发送指令，控制小车的移动、停止或拐弯等。
总结：蓝牙智能小车的原理主要包括硬件和软件两个方面。
硬件部分包括主控制器、电机驱动和电源系统，软件部分包括蓝牙通信、指令解析和控制信号输出。
通过手机或电脑与小车的蓝牙设备建立连接，并通过应用程序发送指令，控制小车的运动。
蓝牙智能小车的原理可使用户通过手机或电脑实现对小车的无线控制，为用户带来更好的体验。
基于STM32的智能小车四轮驱动控制系统设计
第9期2019年3月No.9March ，2019基金项目：云南省高校重点实验室建设项目；项目名称：云南省高校智能制造重点实验室。
作者简介：熊浩（1976—），男，云南昆明人，高级工程师，工程硕士；研究方向：电子电路设计，嵌入式系统开发，短距无线通信研究等。
基于STM32的智能小车四轮驱动控制系统设计摘要：在传统智能小车驱动电路设计中，较多考虑使用直流电机还是步进电机，电机功率、能耗等性能参数。
使用具有arm Cortex M4内核的STM32嵌入式平台控制四轮的4个直流电机。
文章基于PWM 技术及PID 算法，对四轮进行精准地速度、转向及启停控制，实验表明此小车具有优越各种地形适应能力。
关键词：驱动电路；嵌入式平台；PWM 技术；PID 算法中图分类号：TM34文献标识码：A江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information熊浩（昆明理工大学津桥学院，云南昆明650106）0引言长期以来，直流电机以其良好的线性特性在智能小车驱动电路设计过程中成为首选电机，但是直流电机精准控制困难的问题一直存在，随着嵌入式技术的不断发展，芯片处理速度越来越快，性能越来越强，高速A/D 转换器，及PWM 功能嵌入芯片，使得直流电机多路调速技术越来越成熟、稳定［1］。
以意法半导体公司生产的STM32F407为例，处理器频率高达100MHz 以上，内嵌了3个12位A/D 转换电路，2个12位D/A 转换电路及17个定时器［2］，完全能满足4个或以上直流电机监测及精准控制的要求。
通过MCU 的控制，使用PWM 技术及PID 算法实现4个直流电机精准调速、转向，启停等相关控制。
1系统结构车辆通过光电前视障碍物传感器，及车辆振动传感器检测到的路况信息实时传递给MCU （STM32F407），MCU （STM32F407）通过相关指令，判断车辆应该调速、转向，或启停；续而MCU （STM32F407）将读取车轮转速传感器，及光电码盘的相关信息，与设定值进行比对，输出相应占空比的PWM ，对直流电机进行精准调节，以此实现对车辆每个轮子转速的准确调节，从而实现对车辆速度、转向，或启停的精准调节［3］。
PWM的调速原理与应用—小车调速
17-2. P89V51RD2的PWM功能模块结构与应用 的 功能模块结构与应用
P89V51RD2的几个重要寄存器
CMOD－PCA计数器方式寄存器 － 计数器方式寄存器 CCON－PCON计数器控制寄存器 － 计数器控制寄存器 CCAPMn－PCA模块比较 捕获寄存器（n=1、2、3、4、5） － 模块比较/捕获寄存器 模块比较 捕获寄存器（ 、 、 、 、 ）
11
置位CCON寄存器的中断标志位 寄存器的中断标志位CCFn。 置位 寄存器的中断标志位 。 脚翻转。 使CEXn脚翻转。 脚翻转
电子发烧友 电子技术论坛SiChuan Engineering Technical College-1959
00：fosc/6 ： 01：fosc/12 ： 10：定时器0溢出 ：定时器 溢出 11：ECI/P1.2脚的外部时钟 ： 脚的外部时钟
ECF：PCA使能计数溢出中断：ECF=1时，使能寄存器 ： 使能计数溢出中断： 位的中断。 使能计数溢出中断 时 使能寄存器CCON CF位的中断。ECF=0时， 位的中断 时 禁止该功N能 禁止该功 能。
CMOD－PCA计数器方式寄存器 － 计数器方式寄存器
位 符号 D7 CIDL D6 WDTE D5 D4 D3 D2 CPS1 D1 CPS0 D0 ECF
CIDL：计数器空闲控制：CIDL=0时，空闲模式下 ：计数器空闲控制： 计数器继续工作。 时 空闲模式下PCA计数器继续工作。CIDL＝1时， 计数器继续工作 ＝ 时 空闲模式下PCA计数器禁能。 计数器禁能。 空闲模式下 计数器禁能 WDTE：看门狗定时器使能：WDTE=0时，禁止模块 的看门狗定时器功能。WDTE=1 ：看门狗定时器使能： 的看门狗定时器功能。 时 禁止模块4的看门狗定时器功能 时使能看门狗定时器。 时使能看门狗定时器。 CPS1、CPS0 ：PCA计数脉冲选择。 、 计数脉冲选择。 计数脉冲选择
智能小车_黑白线识别_寻光_寻迹_电机驱动原理分析__3路寻迹算法分析_含原理图和程序
V2
寻光电路测试方 测试光 法
敏电阻 阻值
V2
一、有光照情况 光敏电阻 R1 变小 V2 变大 假设 V2=4.6V V3 电压 4V V2>V3 反向端大于同向端 参考模电课程 运放作为比较 器部分 则 OUT5 输出低电平为低 0 给单片机识别，单片机通过 if 来扫描 out5 给的引脚
测 2点 电压
单片机通过电机驱动电路控制小车运行方法 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 0 前方 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 前进 0 后退 1 左转弯 1 右转弯 0 1 1 P0.2 P0.1 P0.0 1 0 1
LA LB
RA RB
1 0 右 轮
左 轮
左 减 速 电 机
右 电机 减 驱动 速 电路 电 机 单片机
注 : 检测到黑 特殊情况 1 线输出低电平 P0.0 P0.1 P0.2
单片机通过电机驱动电路控制小车运行方法 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 前进 0 后退 1 左转弯 1 右转弯 0 0 1 P0.2 P0.1 P0.0
前方 1
LA LB RA RB
前方 1
LA LB RA RB
1 0 右 轮 1
左 轮
左 减 速 电 机
右 电机 减 驱动 速 电路 电 机 单片机
P13 P12
P13 P12
万向滑轮
程序设计 ( 如果三个探测头全部 测到黑线，则小车到达终点， 停车 ) if(P0==0x04) { P1=0X07 }
红外 传感器探测 头
P0 P0 P0 2 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
寻迹电路分析
智能小车课件
深度学习在智能小车中的应用
图像识别与处理
通过深度学习技术，如卷积神经网络 （CNN），实现智能小车对道路标志 、交通信号等图像信息的识别和处理 。
语音识别与交互
自动驾驶
结合深度学习技术，实现智能小车的 自动驾驶功能，包括环境感知、路径 规划、行为决策等。
3
场景理解与建模
结合计算机视觉技术，对道路场景进行理解和建 模，为智能小车的路径规划和行为决策提供有力 支持。
06
CATALOGUE
智能小车设计与制作实践
硬件平台搭建与选型建议
常见硬件平台介绍
01
Arduino、Raspberry Pi、STM32等；
选型建议
02
根据项目需求和预算，选择合适的硬件平台；
智能小车通常由感知系统、控制系统 、驱动系统和电源系统等组成。
工作原理
感知系统负责采集周围环境信息，控 制系统根据采集的信息进行决策和规 划，驱动系统执行控制指令，实现小 车的自主导航、避障、定位等功能。
02
CATALOGUE
传感器技术
传感器类型及作用
01
02
03
04
温度传感器
检测环境温度，用于控制小车 的加热或冷却系统。
A*算法
一种启发式搜索算法，通过引入启发式函数来指导搜索方 向，提高搜索效率。适用于存在障碍物和动态环境的路径 规划问题。
动态规划算法
一种用于解决多阶段决策问题的算法，通过将问题分解为 多个子问题并求解，得到全局最优解。适用于复杂环境下 的路径规划问题。
定位技术原理及应用
01
GPS定位
22章 智能电动小车 单片机原理、接口及应用 课件ppt
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泉州信息学院
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第22章 智能电动小车
第22章 智能电动小车
第22章 智能电动小车
任务要求：智能循迹小车 1. 采用单片机作为小车检测和控制的核心，实现显
示和自动控制功能。 2. 通过三个红外光电传感器对汽车运动方向进行检
测，使其沿着引导线前进，运用PID算法调速技术， 完成对小车运动速度和运动方向的控制，并用动 态显示显示小车的运动时间和速度。
➢ 结合课题一存在问题讲解电路板制作及调试 要点。
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第22章 智能电动小车
1、PCB板构图要点
板层符号 信号电路板层 Toplayer 表层、元件面敷铜板面，用红色表示； Bottomlayer 底层、焊接面敷铜板面，用兰色表示； 对于双面板来说，缺一不可。单面板Toplaver可以作为跳线表 示。 机械板层 Mechanical 标注和加工有关的标志，打印时必须存在。 板尺寸界限层
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第22章 智能电动小车
第22章 智能电动小车
第22章 智能电动小车
方案一：采用继电器对电动机的开关进行控制，通 过控制继电器开与关的时间比例达到对电动机速度 的调节。这个方案的优点是电路简单，缺点是继电 器响应时间慢、易损坏、寿命短、可靠性低。
方案二：采用数控电位器X9313集合NE555多谐振荡 器输出PWM信号。通过单片机控制数控电位器来 调整NE555多谐振荡器的输出方波的占空比，达到 对电机速度的控制。这个方案的优点是控制比较方 便、节约软件资源，但数控电位器不易购买且硬件 参数的计算较繁琐。
多功能智能小车的控制系统设计
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2、2传感器数据处理
传感器可以感知周围环境并传递给控制器处理。本设计采用中断处理的方式 读取传感器的数据，并通过算法实现障碍物的检测和避障。
2、3电机控制
电机驱动电路需要实现电机的正反转和速度控制。本设计通过STM32单片机 的PWM信号输出控制电机的速度，并通过控制信号的逻辑组合实现电机的正反转。
1、4电源系统
电源系统是智能小车的能量来源，它需要提供稳定的电压以保障系统的正常 运行。本设计采用锂电池作为电源，并通过稳压芯片实现电源的稳定输出。
二、软件设计
2、1控制逻辑
智能小车的控制逻辑是软件设计的核心，它包括前进、后退、左转、右转、 停止等操作。本设计采用STM32单片机的C语言开发环境进行编程，实现各种操作 的控制逻辑。
1、传感器技术：传感器是智能小车的“眼睛”，它能够感知周围环境，为 小车提供准确的导航和障碍物信息。激光雷达、摄像头、超声波传感器等是常用 的传感器类型。
2、芯片技术：芯片作为智能小车的“大脑”，负责处理传感器采集的数据， 并发出控制指令，实现小车的自动驾驶。高性能的芯片能够提高数据处理速度和 准确性。
智能小车可以分为多种类型，包括无人驾驶小车、搬运型小车和巡检型小车 等。这些智能小车都具有以下功能：
1、自动驾驶：智能小车采用传感器、算法和导航系统等技术实现自动驾驶， 根据设定路径自动行驶，无需人工干预。
2、货物运输：智能小车可用于货物运输，将货物从一个地方自动运输到另 一个地方，提高物流效率。
三、控制系统软件设计
1、导航与定位：通过GPS和IMU（惯性测量单元）进行定位，通过路径规划 算法确定小车的行驶路径。
2、障碍物识别与避障：通过摄像头和图像处理算法识别障碍物，通过控制 算法（如PID控制器）控制小车避开障碍物。
智能避障循迹小车
智能避障循迹小车摘要：小车设计用的是51单片机开发板作为控制模块，采用的是舵机+超声波的云台模块来检测与障碍物的距离，在小车前进的时候会通过超声波不断测距，当前方障碍在小车设定的报警距离范围内，也就是说当小车马上撞到障碍物的时侯，小车就会停止前进，通过舵机带动超声波模块左右转动并测量小车左前方和右前方的障碍距离，从而智能识别小车要避障的方向，从而达到智能规划路线进行避障的效果。
测速模块，不仅能实现自主避障，而且也可以进行人工控制，通过红外遥控器可以实现遥控小车的目的。
关键词：XB-2S51单片机；红外遥控；测速；超声波避障引言：随着社会的发展，智能化越来越受到人们的关注。
本设计通过模拟小车的自动行驶及避障功能，来实现智能化。
在此设计中，用XB-2S51单片机作为主控芯片，处理接收到的各种信号，并作出相应的反馈:用红外对管来进行黑线检测，从而达到循迹和避障的目的:通过编写的程序，保证了电机的左右转动，从而达到小车设计时预定的目标。
由于小车在设计过程中，采用了模块化的设计思路，所以在进行调试时非常方便。
我们可以分别对每一个功能部分来进行调试，驱动部分调试时，只要给电机向前或者向后的信号，就可以调试出其功能。
循迹部分调试时，只要通过检测到黑线，判断是否泓黑线行驶，即可以调试出。
在进行避障调试中，我们可以把障碍物放在小车前方，然后看小车两个轮子的转向。
这种模块化的设计思想不仅简化了设计过程，而且对我们以后的设计也会有一定启发。
智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科,智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究+分活跃，应用日益广泛的领域。
众所周知机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。
因此日前世界各国都在开展对机器人技术的研究。
机器人由于有很高的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产晶质量等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用。
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第一节智能小车电机驱动原理
一、驱动板概述
驱动板由大功率驱动芯片L298为主，加上L1117稳压芯片为整个电路板提供稳定的5V电压。
驱动板能同时驱动两个直流电机。
通过对六个口的控制就可以分别实现对电机正反转、加减速的控制。
完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动。
每个电机用三个口控制，一个使能端（EN）或PWM输入端，控制电机的转动与停止，也能用于PWM控制调速。
也就说，对这个输入端输入一定频率的脉冲，当为高电平时，电机转动，为低电平时，电机停止转动。
一定频率的脉冲，电机一段时间内转动一段时间内停止转动，但由于直流电机的惯性特性，它不会立即停下来，只要频率高于某个值，就不会感觉到电机的停滞现象，反而是一种很连续的运动。
只要改变一个周期内高低电平的时间比例，就可以改变电机的速度。
另外两个输入端是为了控制方向，分别为In1和In2。
In1为高电平，In2为低电平，电机按一个方向转，In1为低电平，In2为高电平，电机向相反方向转，如果他们同时为高电平或低电平，那么电机不转。
二、驱动板电路原理
那我们首先分析一下L298驱动板，L298驱动板原理图如图1。
该驱动板需要用7.2V电源供电，但L298N的逻辑参考电平为典型的TTL电平。
用了一个L1117稳压芯片提供稳定的5V输出电压和逻辑参考电压，D9、D10、D11和D12是发光二极管，指示运动方向，与它们连接的电阻都是限流电阻。
R5和R8都是下拉电阻，让EnA和EnB口要么是高电平，要么是低电平，避免出现电平混乱，提高对输入信号的抗干扰能力。
输出端都接有0.1uF电容，加上二极管平衡电路。
他们都是为了保护L298N，电机是感性负载，当给电机突然通电与断
电，因为电流的瞬变，电机两端会产生瞬时高压和大电流。
如果没有保护措施，L298N就可能会被烧毁。
三、恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298N驱动芯片是由SGS公司的产品，比较常见的15脚Multiwatt封装，内部有4通道逻辑驱动电路。
它的内部结构如图1。
从内部结构图可知，用三极管组成H型平衡桥，驱动功率大，驱动能力强。
同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态，具有非常高的效率。
从图2看出该驱动芯片有两路H型PWM电路，上面已谈到用PWM控制直流电机调速的基本原理，现在来看电路的具体实现。
In1为高电平，In2为低电平，EnA为高电平时，U1、U4输出为高电平，U2、U3输出为低电平。
在OUT1、OUT2接上电机后，T1、T4管导通，T2、T3管截止，电机向一个方向转。
In1为低电平，In2为高电平，EnA仍旧为高电平，T1、T4管截止，T2、T3管导通，电机向相反方向转。
In1、In2同时为高电平或低电平，T1与T3同时导通或截止，T2与T4也是同时导通与截止，但与前者相反，也就是OUT1与OUT2电压相同。
电机会快速停转。
如果EnA端为低电平，整个H型PWM电路关闭。
电机当然也就不会转。
四、驱动板连线：
驱动板与单片机和驱动板与直流电机的接线如图3，整个系统的总电源由L298驱动板的供电电源提供。
L298驱动板的5V电源输出给单片机。
L298驱动板的输入控制端与P0口相连，具体各管脚的连接的情况如图3。
L298驱动板的输出直接与直流电机连接，参照图3。
L298驱动板的有一个VCC和GND不用。
他们是使用步进电机时，作为公共端的。
要实现对电机的前后控制，只要P0^0和P0^1逻辑电平相反。
假设P0^0为高，P0^1为低时是正转。
那么在颠倒送数，即P0^0为低，P0^1为高，车轮就会反转。
调速，控制P0^2口的高电平保持时间相对总周期长点，速度就大，短点，速度就小。
图3驱动板连线图。