0引言
随着微电子技术的不断发展,单片机不仅具有更高的集成度,而且还可以将CPU 、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、A/D 转换器、D/A 转换器集成在芯片上,体积越来越小,功耗更小,非常方便。这一技术推动了机器人技术的发展,机器人技术的发展非常迅速。机器人的设计和制造并不困难,它已经变得流行起来。
通过构建智能汽车系统,设计并实施了自动控制系统。在实践中,我们熟悉以单片机为核心的控制芯片,完成汽车检测、驱动、显示等外围电路设计。利用相关学科的理论知识了解,结合相关电路设计的实际实施,实现理论与实践的统一。在这个阶段过程中,你可以加深你对理论知识的理解和感受。因此,这种设计与现实生活相结合,具有很强的现实意义。它是一个综合系统,结合了感知,计划和决策功能,以及自动驾驶。计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能和自动控制技术相结合,是典型的高新技术综合体。
1控制系统方案设计1.1系统组成框图
本设计的基本功能是:利用红外遥控器代替开关键来控制汽车的启停,可以方便地实现启动、停车、左转、右转、倒车等功能。
为此,确定STM32F103微控制器为主控芯片,主要包括电源模块,电机驱动模块和红外遥控模块。通过红外遥控器输入信息,红外接收器反馈给CPU ,通过主控制处理,来控制电机的运行,实现运行,实现智能驱动。
汽车智能防盗系统
为了更好地完成这项设计任务,我们在前轮的两侧使用了前轮驱动和电机驱动的四轮汽车。调整两个车轮的转速以控制转向的目的。经过软件程序控制和硬件架构,结合远程控制。系统方案设计图如图1。
1.2元器件选型1.
2.1主控制器根据设计要求,控制器主要用于控制电机,通过相关传感器处理道路信息,并将处理后的信号传递给控制器。然后控制器执行相应的处理,以实现电机的前进和后退,
从而确保汽车在允许范围内灵巧驾驶。
方案一:ARM 公司CORTEX-M3可作为系统的控制器。该系统的优势在于其强大的系统功能,高集成度,稳定性和系统处理速度。它适宜作为大规模实时系统的核心部件。M3处理器中的STM32微控制器专为高性能,低成本,低功耗的嵌入式应用而设计。目前,该芯片的外部资源丰富、开源,满足了项目完成的设计要求。
方案二:选用51单片机,智能车不仅可以达到预期的性能指标,还可以改善汽车的运行环境,并且易于启动。但它主要用于教学场合,性能要求低,且保护能力极差,容易烧毁芯片。虽然I/O 微控制器使用简单,但在高电平下没有输出功率,需要扩展AD 和EEPROM 的功能,增加了硬件和软件的负担。
总之,该设计选择使用M3处理器中的STM32系列作为控制器。
1.2.2供电单元方案一:单电源用于提供微控制器和直流电机。这种解决方案的优点是减轻了机身重量,操作简单。这会使单片机产生震荡,影响单片机的工作性能,稳定性相对较弱。
方案二:采用双电源供电方式,分别使用两个独立的电源给单片机和直流电机供电。这种解决方案的优点是波动小,稳定性更好,使汽车运行更好。
综合考虑,选择单电源供电。1.2.3驱动电机方案一:DC 电机的使用具有硬件电路设计简单的优点。施加额定直流电压时,车轮转速几乎相等,调速更方便,性价比高,可以很好地控制小车的运行。
方案二:步进机电。步进电机可以实现精确的旋转角度输出,只要采用适当的脉冲序列,电机就可以按照预定的速率或方向继续反转。控制速率很慢,但软件程序的编程比直流机电更庞大。
直流电机和步进电机的性能比较如表1所示。
综合考虑,本智能车设计决定采用直流电机。1.2.4遥控单元
红外接收器VS188B ,此产品用于内部屏蔽封装,内置
基于M3的智能车红外遥控系统设计
秦岭
(武汉理工大学,武汉430000)
摘要:在自动化技术不断改进的情况下,智能汽车在大环境下取得了前所未有的增长。智能作为现代的新发明,它可以按照预先
设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等用途。本设计采用STM32单片机加电机驱动电路和红外遥控模块,选用模块化的设计方案,运用红外遥控器控制小车的前进、倒车、左转、右转、启动和停止。
关键词:遥控小车;STM32;红外遥控
图1系统方案
设计图
表1电机性能对比
对比项直流电机步进电机调速性能位置控制精度控制难易程度
价格
较好较差简单低
较差好较难中
Internal Combustion Engine &Parts
红外接收器ASIC 。其输出与TTL 、CMOS 电平、低电平有源、高灵敏度、抗电磁干扰能力强等相匹配。广泛应用于音视频产品,音响,电视机,机顶盒,空调等高端家电。
红外接收头HT6221,低功耗CMOS 技术,高噪声抑制能力,DUT 终端直接输出载波是编码信号的最小发射码为38千赫:-外部的45-5Hz 振荡器作为振荡电路输入8位数据码,16位地址CODE 采用脉冲位置调制(PPM )与电视机和VCR 控制一样,主要用于防盗、烟雾报警系统,车辆报警系统,门禁控制,车库。门控、安防系统等远程控制系统。
综上,我们选用VS1838和HT6221作为红外遥控模块。2红外遥控设计
该电路的主控制器是遥控芯片HT.622l 。HT.6221键码的形成:当按键超过36毫秒时,振荡器激活芯片。
一个结果码(4.5ms ),低8位地址码(9~l8ms ),高8位地址码(9~l8ms ),8位数据码(9~18ms )和该8位数据码的反码(9~18ms )。如果按钮按下超过108毫秒并且没有释放,则下一个发送的代码将仅包含开始代码(9毫秒)和结束代码(2.5毫秒)。
HT6221:将红外码调制成3.8kHz 的脉冲信号通过红外发射二极管发出红外编码。各个开关的功能分别为:K1表示停止;K2表示右转;K3表示左转;K4表示启动;K7表示制动;K8表示后退。电路图如图2所示。
红外接收器电路通常由制造商集成到单个组件中,并成为集成的红外接收器。红外监控二极管检测检测到发射端的红外信号,然后将信号发送到放大器和限幅器,不管红外发射器和接收器之间的距离如何。比较器输出高电平和低电平,恢复发射机信号波形。请注意,输出和发射器的高电平和低电平反
转。
该模块使用红外接收器1838,其电路如图3所示。陶瓷电容器104是去除输出信号干扰的去耦电容器。端子1是解调信号的输出端子,并直接连接到微控制器的P3.2端口。当遥控发射器发射红外编码信号,在经过红外联合处理后,输出并直接向单片机进行相应的操作,以达到控制电机的目的。
3系统流程图设计
智能车实时检测传感器的输入信号,红外发射和接收管接收信号,并将信息发送到主处理器,使汽车走正确的指令路线。流程图见图4。
4系统实现与调试
在局部控制的
条件下,选择集成高功能强接地芯片不仅可以减少整个系统的面积,减少PCB 的面积,而且可以减少焊接点和连接,并在PCB 设计中尽可能地使用圆弧,大大提高了系统的可靠性。
本设计采用USB 向系统供电,大大降低了电源的干扰。实验板还提供
电源接口,使用方便。在设计中,USB 接口设计困难,调试不算容易。在电路原理设计时,不允许重置按钮,使程序无法下载,无法实现在线编程功能。通过正常的实践和实际操作,通过下一次焊接成功的焊接路径高,焊接水平不断提高,并能完成补焊。
软件调试最能学到知识,运用AD 进行单片机系统仿真,再将程序下载到单片机里验证,大大缩短调试时间采用模块化调试方法,当各个模块功能均能实现时再将所有功能整合在一起,实现小车地全部功能整个调试过程基本是顺利的,只在遥控解码部分用大量时间,最终解码成功。
5结论
本设计要求的各项功能,包括以红外遥控方式控制小车地加减速、启停、转弯等指示。设计采用软件地多任务结构可以使系统同时去做多件事情,使系统能更为灵活的提高CPU 地利用率;四个三极管组成的桥式电路由直流电机驱动,单片机控制桥式电路来切换占空比的状态,并准确地调节电机的转速。红外遥控器采用遥控器发送38kHz 脉冲信号。VS1838接收到按键后,将接收到系统列数字信号,由单片机解码,控制小车,操作方便。它可以用作儿童玩具,也可以用于各种电子设计竞赛。
参考文献院
[1]苟德清,王子慧,张殿可.基于ARM_Cortex_M3的智能小车直流电机控制系统设计[J].电子技术与软件工程,2014(24):256-257.
[2]李佳庆.基于Cortex-M3的GPS 导航智能车模型的设计与实现[D].河北工业大学
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图2红外电路图
图3红外接收硬
件图
图4遥控功能流程图