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，但是傳統的小車其穩定性和可靠性較差。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種穩定性和可靠性 優良的智能小車。
[0004] 一種智能小車，包括電池組、控制器，所述控制器與WIFI模塊、電機驅動電路連 接；所述WIFI模塊與上位機連接；所述電機驅動電路通過不同端口分別與左側電動機、右 側電動機連接，所述左側電動機與左車輪測速模塊連接，右側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；所述電池與電壓轉換器連接， 電壓轉換器與電機驅動電路、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 述左碼盤與左側電動機的轉動軸連接，所述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側，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 碼盤與右側電動機的轉動軸連接，所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側，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，所述電動機驅動電路的驅動芯片采用L289N雙H 橋直流電機驅動芯片。
[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 單位時間內采集透射式紅外對管產生的脈沖數來實現車速測量。
[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操作系統管理 整個系統的運行狀態和資源分配，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結構示意圖；
[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電壓轉換器電路結構示意圖；
[0016] 圖4為本實用新型5v電壓轉換器電路結構示意圖；
[0017] 圖5為本實用新型8v電壓轉換器電路結構示意圖；
[0018] 圖6為本實用新型電動機驅動電路結構示意圖；
[0019] 圖7為本實用新型左車輪測速電路結構示意圖；
[0020] 圖8為本實用新型右車輪測速電路結構示意圖；
[0021] 圖9為本實用新型WIFI模塊電路結構示意圖；
[0022] 圖10為本實用新型UCOS-II任務狀態切換圖；
[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。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提 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結構示意圖，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、電機驅動電路14連接； 所述WIFI模塊12與上位機11連接；所述電機驅動電路14通過不同端口分別與左側電動 機18、右側電動機20連接，所述左側電動機18與左車輪測速模塊17連接，右側電動機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與電壓轉換器15連接，電壓轉換器15與電機驅動電路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 盤與左側電動機18的轉動軸連接，所述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側，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 右碼盤與右側電動機20的轉動軸連接，所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側，右測速電路 與控制器13連接
[0027] 工作原理：上位機11發出控制信號，該控制信號通過WIFI模塊12發送給控制器 13,控制器13根據接收的控制信息開啟電壓轉換器15,電壓轉換器15將電池組16的電壓 轉換為3. 3v、5v、12v分別供給控制器13、WIFI模塊12、電動機驅動電路14。電動機驅動電 路14通過接口分別與左側電動機18、右側電動機20連接驅動其工作，在左側電動機18、右 側電動機20上分別設置有碼盤，碼盤隨著電動機的轉動而轉動，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動時脈沖（碼盤上共有20個孔），采集單位時間內 脈沖個數，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 控制左側電動機18、右側電動機20的正轉與反轉來控制左右車輪的正轉與反轉，從而控制 器13就可以通過車輪的速度以及正轉、反轉方向來調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。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RAM和60KB的FLASH，使其適合在上面掛載操作系統。
[0029] MSP430單片機最小系統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)、系統主時鐘（MCLK)和子系統時鐘（SMCLK)3種 時鐘信號。本系統晶振電路選用在XT2IN和XT20UT管腳連接8MHz高速晶振的高頻時鐘源 產生系統主時鐘信號，外部32. 768kHZ的精準晶振作為系統的子系統時鐘源，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。系統低功耗運行時，若系統斷電后立即上電，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電壓轉換器電路結構示意圖，圖4為本實用新型5v電壓轉 換器電路結構示意圖，圖5為本實用新型8v電壓轉換器電路結構示意圖，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的電壓轉換為3. 3v的電 壓供控制器13使用，圖4將12v的電壓轉換為5v的電壓供WIFI模塊12使用，圖5將12v 的電壓轉換為8v的電壓供電動機驅動電路14使用。為給該小型嵌入式系統提供安全、高 效、純凈、易控制的電源，充分考慮小車上各模塊的運行環境，所述電池組16選取12V鎳氫 電池組給系統提供電能。所述各個電壓轉換器選取TI公司的TPS5430芯片作為電壓轉換 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換，從而達到了電源的高效、 安全、純凈、易控的特點。電壓轉換器提供了 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數據手冊，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)、電機驅動電路（14)連接；所述WIFI模塊（12)與上位機（11)連接；所述電 機驅動電路（14)通過不同端口分別與左側電動機（18)、右側電動機（20)連接，所述左側電 動機（18)與左車輪測速模塊（17)連接，右側電動機（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 壓轉換器（15)連接，電壓轉換器（15)與電機驅動電路（14)、控制器（13)、WIFI模塊（12)、 控制器（13)連接。
2. 根據權利要求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，所述左碼盤與左側電動機（18)的轉動軸連接，所 述左紅外對管安裝在左碼盤的兩側，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，所述右碼盤與右側電動機（20)的轉動 軸連接，所述右紅外對管安裝在右碼盤的兩側，右測速電路與控制器（13)連接。
3. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述的智能小車，其特征在于，所述電動機驅動電路的驅動芯片采 用L289N雙H橋直流電機驅動芯片。
6. 根據權利要求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)通過單位時間內采集所述左、右紅外對管產生的脈沖數來實現車速測量。
7. 根據權利要求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、電機驅動電路連接；所述WIFI模塊與上位機連接；所述電機驅動電路通過不同端口分別與左側電動機、右側電動機連接，所述左側電動機與左車輪測速模塊連接，右側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；所述電池與電壓轉換器連接，電壓轉換器與電機驅動電路、控制器、WIFI模塊、控制器連接。本實用新型提供的智能小車，相比傳統的智能小車在穩定性和可靠性方面均得到了提高。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN204302697
【申請號】CN201420328695
【發明人】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