电动车运动控制系统参考设计方案.pptVIP

电动车运动控制系统参考设计方案 题目要求 设计电动车控制系统，控制电动车在80cm×100cm的平板上运动，板上标有间距为10cm的浅色坐标线，坐标线线宽小于0.5mm，车上固定有可以按需放下或者收起浅色画笔，并画出运动轨迹。左下角A8格为直角坐标原点，电动车从A8出发，在150秒内到达设定的一个坐标点并能够显示所在位置的坐标。 将电动车放置在距离A8点 30cm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向原点），电动车能够自动进入A8格，并停留5秒，给出明显标识。 电动车在长方形（G2，I2，I6，G6）范围内画出“电”字，300秒内完成并返回原点A8。 题目分析与实现方法 坐标线线宽小于0.5mm，因此几乎不能用光电开关循迹实现，那么我们可以利用精确的测量小车的路程来实现，通过测量小车的实际路程，间接的算出小车的位置，测量路程实现起来比较简单（一会介绍）。 光电开关 硬件电路设计 小车选择 可以自己做一个尽量小于10*10cm的或者买一个成品都可以，采用双电机驱动的，三轮或者四轮也可以。 微控制器选择 最好片内集成AD和PWM控制器，如STM32F、STM8S\L、AVR，或者其他一些51单片机等 电机选取 讨论直流电机和步进电机的选取 直流电机和步进电机的比较 直流电机控制简单，购买容易，缺点是控制不够精确 步进电机安装比较麻烦，但控制精确，因为它的步进角一般都很小，很多时候小于1度。if(你买的成品小车上==步进电机) 那么你就用步进电机； else 选择直流电机； 传感器选取 需要检测黑色边框线 光电开关，这里我们选择反射型一体化光电开关。 路程（速度）检测 旋转编码器、测速电机、霍尔传感器、槽型光电开关配合码盘 等。霍尔传感器精度较低，而且器件不好选，光电开关测量精度不高，而且稳定性差，都不宜采用。 由于我们对速度的测量要求很高，建议采用编码器，但是这个传感器很贵。 旋转编码器 旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 旋转编码器 螺旋编码器安装图 光电开关配合码盘 透射光电检测电路 方向传感器 电子罗盘或者能够测量和水平线夹角的传感器。 因为我们没有任何方向的参考，所以选择这类传感器。 具体电路设计 电机电路设计 采用分立H桥驱动（很经典的电路） 但是控制很复杂，电路很复杂 所以不采用 采用专用集成驱动芯片 如L298N（几乎做小车的都用）或者LMD18200（内部带有死去时间控制器） 我们采用L298N 具体电路比较成熟 电机驱动电路注意事项 注意 ：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。加二极管保护，另外给EN端固定电平。 最重要的是电机电路要单独供电，与单片机系统分开供电，以免影响单片机的正常工作。 电源电路设计 设计两路输出电源 一路用78L05给MCU 和指示灯等电路供电，而另一路用LM2596或者其他的电源芯片输出给电机驱动电路供电，避免电机转动时对MCU部分的影响。 MCU最小系统电路 只说一下几点 1、合理考虑调试过程中的扩展需要，尽量引出所有I\O口 2、合理集成相应的外围电路，如LED，BEEP等，主要是可能会使调试方便。 3、调试端口 因为要多次修改程序 循迹模块电路设计 红外检测电路 软件设计 主要是调速和测距 调速采用PWM方式 转角 45度 90度 180度实现 直线行走实现 至少走2米以上直线 测速传感器接单片机中断 PWM PWM（脉冲宽度调制） PWM（脉冲宽度调制）控制，通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大，它的原理就是直流斩波原理。 电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α＝1时，电机转速最大。 PWM 占空比D：高电平的时间占周期的百分比 D=Ton/Ton+Toff 输出电压Vo=Vi*D 整体调试 首先就是保证电源模块 MCU模块和电机驱动电路正常工作 让小