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智能小車的制作方法

文檔序號:8595183閱讀:414來源:國知局
智能小車的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種智能小車。
【背景技術】
[0002] 近年來隨著小車的智能化,多項技術在小車上得到了應用,對嵌入式軟件的要求 也隨之提升,但是傳統(tǒng)的小車其穩(wěn)定性和可靠性較差。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術存在的缺陷,提供一種穩(wěn)定性和可靠性 優(yōu)良的智能小車。
[0004] 一種智能小車,包括電池組、控制器,所述控制器與WIFI模塊、電機驅(qū)動電路連 接;所述WIFI模塊與上位機連接;所述電機驅(qū)動電路通過不同端口分別與左側(cè)電動機、右 側(cè)電動機連接,所述左側(cè)電動機與左車輪測速模塊連接,右側(cè)電動機與右車輪測速模塊連 接,所述左車輪測速模塊、右車輪測速模塊均與控制器連接;所述電池與電壓轉(zhuǎn)換器連接, 電壓轉(zhuǎn)換器與電機驅(qū)動電路、控制器、WIFI模塊連接。
[0005] 進一步地,所述左車輪測速模塊包括左碼盤、設置有左紅外對管的左測速電路,所 述左碼盤與左側(cè)電動機的轉(zhuǎn)動軸連接,所述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側(cè),左測速電路 與控制器連接;所述右車輪測速模塊包括右碼盤、設置有右紅外對管的右測速電路,所述右 碼盤與右側(cè)電動機的轉(zhuǎn)動軸連接,所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側(cè),右測速電路與控 制器連接。
[0006] 進一步地,如上所述的智能小車,所述控制器采用MSP430F149單片機。
[0007] 進一步地,如上所述的智能小車,所述WIFI模塊型號為HLK-RM04。
[0008] 進一步地,如上所述的智能小車,所述電動機驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片采用L289N雙H 橋直流電機驅(qū)動芯片。
[0009] 進一步地,如上所述的智能小車,所述左車輪測速模塊、右車輪測速模塊采用通過 單位時間內(nèi)采集透射式紅外對管產(chǎn)生的脈沖數(shù)來實現(xiàn)車速測量。
[0010] 進一步地,如上所述的智能小車,所述上位機為電腦、手機、IPAD。
[0011] 進一步地,如上所述的智能小車,所述電池組選取12V鎳氫電池組給系統(tǒng)提供電 能。
[0012] 本實用新型提供的智能小車,由于控制器MSP430F149搭載UCOS-II操作系統(tǒng)管理 整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)和資源分配,從而使得本實用新型智能小車的可靠性得到提高;同時 還采用PID算法控制小車左右車輪速度平衡,利用MSP430F149的timerB輸出四路PWM波 控制小車整體行進速度及運動方向,從而使得本實用新型小車的穩(wěn)定性得到提高。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型智能小車的系統(tǒng)結(jié)構示意圖;
[0014] 圖2為本實用新型控制器的電子器件管腳連接圖;
[0015] 圖3為本實用新型3. 3v電壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構示意圖;
[0016] 圖4為本實用新型5v電壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構示意圖;
[0017] 圖5為本實用新型8v電壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構示意圖;
[0018] 圖6為本實用新型電動機驅(qū)動電路結(jié)構示意圖;
[0019] 圖7為本實用新型左車輪測速電路結(jié)構示意圖;
[0020] 圖8為本實用新型右車輪測速電路結(jié)構示意圖;
[0021] 圖9為本實用新型WIFI模塊電路結(jié)構示意圖;
[0022] 圖10為本實用新型UCOS-II任務狀態(tài)切換圖;
[0023] 圖11為本實用新型PID控制器原理框圖。
【具體實施方式】
[0024] 為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面本實用新型中的技術方 案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部 的實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025] 圖1為本實用新型智能小車的系統(tǒng)結(jié)構示意圖,如圖1所示,本實用新型提供的智 能小車,包括電池組16、控制器13,所述控制器13與WIFI模塊12、電機驅(qū)動電路14連接; 所述WIFI模塊12與上位機11連接;所述電機驅(qū)動電路14通過不同端口分別與左側(cè)電動 機18、右側(cè)電動機20連接,所述左側(cè)電動機18與左車輪測速模塊17連接,右側(cè)電動機20 與右車輪測速模塊19連接,所述左車輪測速模塊17、右車輪測速模塊19均與控制器13連 接;所述電池16與電壓轉(zhuǎn)換器15連接,電壓轉(zhuǎn)換器15與電機驅(qū)動電路14、控制器13、WIFI 模塊12、控制器13連接。
[0026] 所述左車輪測速模塊17包括左碼盤、設置有左紅外對管的左測速電路,所述左碼 盤與左側(cè)電動機18的轉(zhuǎn)動軸連接,所述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側(cè),左測速電路與控 制器13連接;所述右車輪測速模塊19包括右碼盤、設置有右紅外對管的右測速電路,所述 右碼盤與右側(cè)電動機20的轉(zhuǎn)動軸連接,所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側(cè),右測速電路 與控制器13連接
[0027] 工作原理:上位機11發(fā)出控制信號,該控制信號通過WIFI模塊12發(fā)送給控制器 13,控制器13根據(jù)接收的控制信息開啟電壓轉(zhuǎn)換器15,電壓轉(zhuǎn)換器15將電池組16的電壓 轉(zhuǎn)換為3. 3v、5v、12v分別供給控制器13、WIFI模塊12、電動機驅(qū)動電路14。電動機驅(qū)動電 路14通過接口分別與左側(cè)電動機18、右側(cè)電動機20連接驅(qū)動其工作,在左側(cè)電動機18、右 側(cè)電動機20上分別設置有碼盤,碼盤隨著電動機的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動,所述左車輪測速模塊17、 右車輪測速模塊19分別采用其測速電路上設置的左、右透射式紅外對管測量小車左、右車 輪的速度(透射式紅外對管測量碼盤轉(zhuǎn)動時脈沖(碼盤上共有20個孔),采集單位時間內(nèi) 脈沖個數(shù),再由車輪的半徑得知車輪的周長,從而計算出車速);同時控制器13還可以通過 控制左側(cè)電動機18、右側(cè)電動機20的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來控制左右車輪的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),從而控制 器13就可以通過車輪的速度以及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)方向來調(diào)整小車的運行速度與方向。
[0028] 圖2為本實用新型控制器的電子器件管腳連接圖,如圖2所示,控制器是智能小車 的核心,該小車采用MSP430F149單片機作為核心控制系統(tǒng)。MSP430F149是MSP430系列超 低功耗微控制器中的一種。它由2個16位定時器、8路快速12位A/D轉(zhuǎn)換器、2個通用串 行同步/異步通信信號接口(USART)和48個I/O引腳等構成的微控制器。尤其是具有2KB 的片內(nèi)RAM和60KB的FLASH,使其適合在上面掛載操作系統(tǒng)。
[0029] MSP430單片機最小系統(tǒng)外圍電路主要由晶振電路和復位電路組成。MSP430單片 機的時鐘輸入源可以提供輔助時鐘(ACLK)、系統(tǒng)主時鐘(MCLK)和子系統(tǒng)時鐘(SMCLK)3種 時鐘信號。本系統(tǒng)晶振電路選用在XT2IN和XT20UT管腳連接8MHz高速晶振的高頻時鐘源 產(chǎn)生系統(tǒng)主時鐘信號,外部32. 768kHZ的精準晶振作為系統(tǒng)的子系統(tǒng)時鐘源,提供了精準 的時基。復位電路選用典型的阻容復位電路。MSP430單片機具有上電復位功能,即上電后 保持RST/WI端口為高電平。由此在RST/WI管腳接10K上拉電阻,接0. luF的電容可以 使復位更可靠。系統(tǒng)低功耗運行時,若系統(tǒng)斷電后立即上電,利用二極管可以使電容中的電 荷通過二極管釋放,加速電容放電,保證復位。單片機的數(shù)字電源與模擬電源由電源模塊提 供,都為3. 3V。
[0030] 圖3為本實用新型3. 3v電壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構示意圖,圖4為本實用新型5v電壓轉(zhuǎn) 換器電路結(jié)構示意圖,圖5為本實用新型8v電壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構示意圖,這3個電路的輸 入端均與12v的電池組連接,輸出分別提供不同的電壓,圖3將12v的電壓轉(zhuǎn)換為3. 3v的電 壓供控制器13使用,圖4將12v的電壓轉(zhuǎn)換為5v的電壓供WIFI模塊12使用,圖5將12v 的電壓轉(zhuǎn)換為8v的電壓供電動機驅(qū)動電路14使用。為給該小型嵌入式系統(tǒng)提供安全、高 效、純凈、易控制的電源,充分考慮小車上各模塊的運行環(huán)境,所述電池組16選取12V鎳氫 電池組給系統(tǒng)提供電能。所述各個電壓轉(zhuǎn)換器選取TI公司的TPS5430芯片作為電壓轉(zhuǎn)換 器的核心芯片,可使電源的利用率及效率最大化。該芯片具有5. 5V至36V的寬輸入電壓, 上至3A的輸出電流,固定500kHZ的開關頻率,轉(zhuǎn)換效率高達95 %,極低的輸出電壓波紋,預 留ENA控制引腳.。通過單片機軟件控制該芯片上是否進行轉(zhuǎn)換,從而達到了電源的高效、 安全、純凈、易控的特點。電壓轉(zhuǎn)換器提供了 8V、5V、3.3V的輸出電壓,分別給其它模塊組供 電。
[0031] 電路中相關值得計算,查找TPS5430數(shù)據(jù)手冊,知該電路的輸出電壓與電阻R1、R2 的關系式如下:
【主權項】
1. 一種智能小車,其特征在于,包括電池組(16)、控制器(13),所述控制器(13)與 WIFI模塊(12)、電機驅(qū)動電路(14)連接;所述WIFI模塊(12)與上位機(11)連接;所述電 機驅(qū)動電路(14)通過不同端口分別與左側(cè)電動機(18)、右側(cè)電動機(20)連接,所述左側(cè)電 動機(18)與左車輪測速模塊(17)連接,右側(cè)電動機(20)與右車輪測速模塊(19)連接,所 述左車輪測速模塊(17)、右車輪測速模塊(19)均與控制器(13)連接;所述電池(16)與電 壓轉(zhuǎn)換器(15)連接,電壓轉(zhuǎn)換器(15)與電機驅(qū)動電路(14)、控制器(13)、WIFI模塊(12)、 控制器(13)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的智能小車,其特征在于,所述左車輪測速模塊(17)包括左 碼盤、設置有左紅外對管的左測速電路,所述左碼盤與左側(cè)電動機(18)的轉(zhuǎn)動軸連接,所 述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側(cè),左測速電路與控制器(13)連接;所述右車輪測速模塊 (19)包括右碼盤、設置有右紅外對管的右測速電路,所述右碼盤與右側(cè)電動機(20)的轉(zhuǎn)動 軸連接,所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側(cè),右測速電路與控制器(13)連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的智能小車,其特征在于,所述控制器為MSP430F149單片機。
4. 根據(jù)權利要求1所述的智能小車,其特征在于,所述WIFI模塊型號為HLK-RM04。
5. 根據(jù)權利要求1所述的智能小車,其特征在于,所述電動機驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片采 用L289N雙H橋直流電機驅(qū)動芯片。
6. 根據(jù)權利要求2所述的智能小車,其特征在于,所述左車輪測速模塊(17)、右車輪測 速模塊(19)通過單位時間內(nèi)采集所述左、右紅外對管產(chǎn)生的脈沖數(shù)來實現(xiàn)車速測量。
7. 根據(jù)權利要求2所述的智能小車,其特征在于,所述上位機為電腦、手機、IPAD。
8. 根據(jù)權利要求1所述的智能小車,其特征在于,所述電池組(16)選取12V鎳氫電池 組給系統(tǒng)提供電能。
【專利摘要】本實用新型提供一種智能小車,包括電池組、控制器,所述控制器與WIFI模塊、電機驅(qū)動電路連接;所述WIFI模塊與上位機連接;所述電機驅(qū)動電路通過不同端口分別與左側(cè)電動機、右側(cè)電動機連接,所述左側(cè)電動機與左車輪測速模塊連接,右側(cè)電動機與右車輪測速模塊連接,所述左車輪測速模塊、右車輪測速模塊均與控制器連接;所述電池與電壓轉(zhuǎn)換器連接,電壓轉(zhuǎn)換器與電機驅(qū)動電路、控制器、WIFI模塊、控制器連接。本實用新型提供的智能小車,相比傳統(tǒng)的智能小車在穩(wěn)定性和可靠性方面均得到了提高。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN204302697
【申請?zhí)枴緾N201420328695
【發(fā)明人】劉占偉, 劉紹勇, 申慶祥, 唐文濤
【申請人】荊楚理工學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年6月19日
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