智能循迹小车硬件设计

摘要:

关键词:智能车控制系统 目录: 总述:

第一部分:智能车控制系统概述

设计方案模块组成:控制器模块 速度检测模块 电源电压检测模块 路径识别模块

数据显示模块 电动机驱动模块

每个模块都由硬件，软件两部分组成，硬件构成基本框架，软件则成为小车的灵魂，驱动小 车的按照设计目标运行。按照要求，智能循迹小车系统可由控制部分和信号检测两大部分组 成。其中，控制部分有电动机驱动模块，控制器模块，显示模块，而信号检测部分则由路径 识别模块，速度检测模块，电源检测模块组成。

基本模块方框图如图所示：

速度检测模块 路径识别模块 控制器模块 电源电压 检测模块 数据显示模块 电动机驱动模块

控制器模块即控制核心模块（MCU）：使用AT89C51单片机，其作用是对其他模块采集到

的信号进行相关处理，并发出正确的控制信号，是整个系统中最重要的部分。

速度检测模块：对小汽车的速度进行测量，经过A/D-D/A 转换得到单片机能识别处理的数

字信号，就可以得到小汽车的速度，从而能够在显示器上显示出来。

电动机驱动模块：是小车能够运动的驱动力，通过电动机能够带动小车进行移动，完成规定

任务。

路径识别模块:利用光电传感器感测黑色路径，按轨道行驶。 数据显示模块：是人直接获取小车运行情况的中介，观察显示器的值就可知道小车目前的状

态。

电源电压检测模块：监测电源电压值，保证小车能够正常运行。 主要技术参数：

1. 2. 3. 4. 5. 6. 速度：14060 r/min 电流：3.29 A 扭矩：10.9mN.m 路径识别

检测精度：4mm

数据显示：小车速度，电源电压

第二部分 硬件电路设计

智能循迹小车系统框图

首先是硬件系统设计，硬件部分是小车的框架，必须先建立这个骨骼，才能对小车有个整体的把握。硬件系统设计的好坏对小车功能的实现有很大的影响，好的设计可以实现小车按给的轨道运行，正确显示数据，达到要求技术指标等，设计欠佳的系统则无法实现这些功能。 按照设计要求，检测精度要达到4mm，且能在专门的跑道上自主识别路线，并按路线行驶，这里就涉及到小车如何通过传感器判断自己是否在跑道上，如果偏离跑道，改如何作出动作才能回到正确的路线上继续行驶，如何将自己的速度值检测出来并反馈给单片机，促使单片机发出控制信号，驱动小车行驶。如果出现了路面干扰，如何消除干扰，如何判断电源的电压是否低于标准值，并实时将电压值在LCD上显示出来等等。

路面检测模块 速度检测模块 微 控 制 器 CPU 电动机驱动模块 电动机 LCD显示 电源电压检测模块 抗干扰模块 理想的解决方案： 1. 控制器模块

电动机控制系统方框图

路面检测模块 速度检测模块 单片机 AT 89C51 电源电压检测模块 显示模块 电动机驱动模块 因为需要完成的功能只需一个单片机即可实现，因此采用AT89C51实现上述模块功能。单片机用来控制电动机驱动，实现小车的循迹行驶，速度控制，速度检测，电压检测等功能。 工作时，设计的系统软件与硬件相结合，各子模块与核心控制模块进行通讯。

单片机AT89C51外接显示电路，路面检测电路，速度检测电路，电机驱动电路，电源电压检测电路。

单片机最小系统及外围电路

2. 电动机驱动模块

小车前轮安装两个电动机，左右各一个，对称放置，后面安装一个万向轮，这样可以很容易实现小车的前进，左右转弯。当两个电动机都以同样的速度工作时，小车便会直行，如果需要小车左转弯，只需小车右面的电动机运行速度大于左面的电动机速度即可实现小车向左转弯，反之，可以实现向右转弯，具有很快的控制方向功能。 直流电动机是一种以直流电压电源工作的旋转电动机，直流电动机有永磁直流电动机，串励和并励直流电动机。

1. 直流电动机的单极性和双极性驱动方式

直流电动机的驱动有单极性和双极性两种方式。

当电动机只需要单方向旋转时，可采用单极性驱动方式，单极性驱动电路如图