基于CPLD的红外循迹智能车.docx

基于智能小车平台的电路设计实验要求控制小车，按图21所示路线循环运行。 图21 寻迹实验要求 实验条件(1)提供小车底盘套件一套（含直流电机2只，螺丝，杜邦线等） (2) 电机驱动模块一块 (3) 四路光电检测板一套 (4) 电池一块 (5) 控制器底板一块 (6) 双列直插MCU一片 (7) CPLD的PCB模块一块 实验任务(1) 编写MCU程序，控制小车电机，要求小车按指定轨迹运行 (2) 编写CPLD程序，控制小车电机，要求小车按指定轨迹运行 (3) 测量并分析光电检测电路的电气参数； (4) 测试并分析驱动电路的电气参数 (5) 测量电源的工作电流 实验指标(1) 检查小车是否偏移规定路线； (2) 小车运行一圏的最短时间实验原理以下是对小车的模块分析处理框架图系统整体硬件组成小车结构直流电机小家电小车、步进电机空调门、伺服电机舵机、机械手、轮胎2个、减速箱、电机2套、万向滑轮1个、黄色底盘PCB敷铜板亚克力板、螺丝卡簧固定片小车寻迹算法以3路探测为例单片机系统电路及CPLD电路控制器底板 控制器底板技术参数：1、下载方式：USB下载（可以下载STC的单片机）和十针下载方式（可以下载AT89S1，AT89S52系列的单片机）。2、供电方式：USB供电和供电（外部供电时，可以在电源电压为5V供电）。3、8路LED指示灯（要知道LED指示灯的重要性，在实际做工程时,有了这个指示灯可以直接用指示灯指示程序的工作状态，方便程序调试。4、单片机晶振采用可插拔式，随时更换大小，适合不同的应用及实验场合5、电源5V和GND都通过排针引出，方便外扩电路时电源的引入和引出方便电路外拓6、DS18B20温度传感器接口，可以做温度测量实验，需另配 DS18B20。7、红外一体化接收头，可以适合任何红外遥控器的实验，需另配一体化接收头。8、四位数码管，可以做数码管显示实验。9、四个独立按键，可以做按键实验。10、1602液晶电路接口，可以做液晶显示实验，需另配显示液晶。11、12864液晶显示实验，可以做12864液晶显示实验，需另配显示液晶。12、P1口用可插拨跳线，用STC12C5A60S2 可以作AD转换输入口，PWM输出口13、附加了WIN7的驱动程序完美支持WIN7 64位系统。CPLD芯片原理图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4所示。直流电机的H型桥式驱动 电机驱动模块 全桥式驱动电路的4只开关管工作在斩波状态，S1、S2为一组，S3、S4为另一组，两组状态互补，一组导通时另一组必须关断。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。L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，减速电机，伺服电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，只需改变输入端的逻辑电平便可以直接实现电机正转与反转。直流电机驱动模块如图5所示，图6为本模块结构框图（单电源（6－9V）供电完成所有需求）。该模块输入电压范围6-9V，可以直接驱动两路3-12V直流电机或一个步进电机，并提供了3.3和5V直流输出接口，可以给不同工作电压的模块供电(如单片机、传感器模块等5V系统，无线模块的3.3V系统)，兼容3.3V或5VMCU系统（单片机、嵌入式CPU等）进行控制。模块组成图示模块技术参数如下： 驱动芯片：L298N双H桥直流电机驱动芯片驱动部分端子供电范围Vs：＋5V～＋35V；如需要板内取电，则供电范围Vs：+6V～+35V驱动部分峰值电流Io：2A逻辑部分工作电流范围:0～36mA控制信号输入电压范围（IN1 IN2 IN3 IN4）：低电平：－0.3V≤Vin≤1.5V高电平：2.3V≤Vin≤Vss 使能信号输入电压范围（ENA ENB）：低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）高电平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信号有效）最大功耗：20W（温度T＝75℃时）存储温度：－25℃～＋130℃ 驱动板尺寸:55mm*45mm*33mm(带固定铜柱和散热片高度) 其他扩展：控制方向指示灯、逻辑部分板内取电接口。 电机驱动模块功能框图 基于L298N的直流电机驱动电路以及2路直流电机驱动控制板接口 电机驱动模块支持2路直流电机驱动控制，4相步进电机控制。其中，L298N是SGC公司产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相