一种四驱智能车的驱动电路的制作方法

本实用新型涉及四驱智能车电路开发设计领域，尤其涉及一种四驱智能车的驱动电路。

背景技术：

随着计算机领域不断飞速的发展，多项技术在智能车得到广泛的应用。四驱智能车作为一种小型机器人，它的应用前景和价值是不可估量的。如今把四驱智能车作为一种产品进行开发和生产，将会在市场上产生很高的经济效益。由一般的两驱玩具车到比赛、科研专用的四驱智能车，从能够语音识别的智能车到可以进行图像处理的四驱智能车，电路的制作优良直接影响着智能车的平稳性运行和可靠性控制。随之目前对嵌入式技术的要求加倍提升，对智能化程度需求越来越高，软、硬件结合的四驱电路设计还未实现光电一体高效率区技术，控制简单、性能出众、供电方便的效果不是很明显。因此，研发稳定性高、可靠性强、简单实用的四驱智能车驱动电路对提高系统的控制、安全运行具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种四驱智能车的驱动电路，不但可以保证电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且四驱驱动满足尽可能宽的高效率区，解决了控制复杂、供电不方便等问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种四驱智能车的驱动电路，包括与主控制单片机引脚对接信号端口：A号端口和B号端口，以及逻辑信号电路、驱动电机电路、舵机控制对接信号端、驱动开关和LED对接信号端，

所述逻辑信号电路、舵机控制对接信号端、驱动开关和LED对接信号端与所述主控制单片机相连，逻辑信号电路的输出端连接驱动电机电路的输入端；主控制单片机通过两个控制电机驱动连接装置CN1和CN2以对接方式固定在驱动板上，构成了单片机板引脚对接A信号端口和单片机板引脚对接B信号端口，所述控制电机驱动连接装置CN1和控制电机驱动连接装置CN2为十针连接直插装置。

单片机板引脚对接A信号端口的连接信号有：LED和开关信号、舵机控制对接信号、智能车后驱输入信号，单片机板引脚对接B信号端口的连接信号有：智能车前驱输入信号。

单片机与A信号端口的连接和B信号端口的连接时，均接入PWM信号选择装置JP1和JP1-1。

前驱动和后驱动逻辑电路的信号输入端均接入阻值相同的分流电阻；

前驱动和后驱动逻辑电路包括四片集成芯片：集成芯片U1、集成芯片U2、集成芯片U3、集成芯片U4；

所述集成芯片U1和集成芯片U2芯片型号为74HC14；集成芯片U3和集成芯片U4芯片的型号为74HC32。

驱动电机电路中的每个电机由两个驱动芯片BTS7960构成H型全桥式电路，需要八个芯片B1～B8，所述的驱动芯片BTS7960的输出分别作为电机的OUT1和OUT2进行连接到电机连接装置CN3～CN6。

四驱智能车的驱动电路采用双电源方式，单片机及控制电路采用单独+5V供电，电机驱动部分采用9.6V镍镉电池供电。

采用上述结构，本实用新型一种四驱智能车的驱动电路，具有以下优点：

1、上述的主控制单片机通过两个控制电机驱动连接装置以对接方式固定在驱动板上，减少了PCB制驱动电路板时的布线，同时缩减了组装四驱车时的体积。

2、上述的由主控制单片机引脚对接信号端口进行控制左电机的信号时，采用了PWM信号选择控制，方便四驱车在进行转弯、直角、避障时能够迅速调整方向和刹车，确保车子的安全稳定性和灵敏性。

3、上述的逻辑控制电路只需四片集成芯片，对从单片机输入的信号进行处理，再将输出的信号传送给驱动电机的电路，避免过多的使用在逻辑控制中的IC芯片，设计简单，安全实用，有效的保护单片机的I/O口。

4、上述的驱动开关可以随时控制电源的关断来保护电路，同时LED的安装可以明显的观察驱动电机是否正常运行。

5、上述的驱动电机电路中的每个电机由两个大电流半桥高集成驱动芯片构成H型全桥式电路，采用BTS7960搭建全桥电路，输出功率较大，开通和关断时间应小，电路整体的性能稳定可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本实用新型的单片机板引脚对接A号端口图。

图2为本实用新型的单片机板引脚对接B号端口图。

图3为本实用新型后驱动逻辑电路示意图。

图4为本实用新型前驱动逻辑电路示意图。

图5为本实用新型驱动开关和LED示意图。

图6为本实用新型后-左电机驱动示意图。

图7为本实用新型后-右电机驱动示意图。

图8为本实用新型前-左电机驱动示意图。

图9为本实用新型前-右电机驱动示意图。

图10为本发明驱动电路的整体效果示意图。

图中：1—控制电机驱动连接装置CN1、2—PWM信号选择装置JP1、3—控制电机驱动连接装置CN2、4—PWM信号选择装置JP1-1；5—IC芯片74HC14、501—IC芯片U1（74HC14）、502—IC芯片U2（74HC14）；6—IC芯片（74HC32）、601—IC芯片U3（74HC32）、602—IC芯片U4（74HC32）；7—开关（SW1）；8—发光二极管LED、801—发光二极管（LED2）、802—发光二极管（LED3）；9—驱动芯片BTS7960、901—驱动芯片B1（BTS7960）、902—驱动芯片B2（BTS7960）、903—驱动芯片B3（BTS7960）、904—驱动芯片B4（BTS7960）、905—驱动芯片B5（BTS7960）、906—驱动芯片B6（BTS7960）、907—驱动芯片B7（BTS7960）、908—驱动芯片B8（BTS7960）；10—电机连接装置、1001—后-左电机连接装置（CN3）、1002—后-右电机连接装置（CN4）、1003—前-左电机连接装置（CN5）、1004—前-右电机连接装置（CN6）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1—10，一种四驱智能车的驱动电路主要包含有：与主控制单片机引脚对接信号端口、逻辑信号电路、驱动电机电路、舵机控制对接信号端、驱动开关和LED对接信号端。逻辑信号电路、舵机控制对接信号端、驱动开关和LED对接信号端与主控制单片机相连，逻辑信号电路的输出端连接驱动电机电路的输入端。

进一步的，与主控制单片机引脚对接信号端口可以分为引脚对接A号端口、引脚对接B号端口。A号端口对应的控制电机驱动连接装置CN1，B号端口对应的控制电机驱动连接装置CN2。CN1和CN2为十针连接直插装置，主控制单片机通过两个所述的CN1和CN2以对接方式固定在驱动板上，不仅缩减组装时的体积，而且减少额外的布线。

参见图1—2， A号端口的连接信号有：LED2、LED3、舵机的PWM信号、后驱动的右电机PWM、DIM信号、后驱动的左电机PWM、DIM信号、开关信号， B号端口的连接信号有：前驱动的右电机PWM、DIM信号和前驱动的左电机PWM、DIM信号。进一步的，电流的大小决定电机的转速，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。通过PWM信号的占空比来改变电流的大小，从而间接控制电机转速，控制部分采用DIM信号控制电机的正反转。

进一步的，单片机与驱动板A号端口第7号引脚、第8号引脚和B号端口的第7号引脚、第8号引脚均接入PWM信号选择装置JP1和JP1-1，确保信号的输入可靠性，方便四驱车在进行转弯、直角、避障时能够迅速调整方向和刹车。

参见图3—4，前驱动和后驱动逻辑电路作为缓冲器隔开控制部分进行电机驱动，前驱动和后驱动逻辑电路的信号输入端均接入阻值相同的分流电阻，阻值均为10kΩ，电阻的另一端接地。前驱动和后驱动逻辑电路只需四片集成芯片U1、U2、U3、U4，且U1和U2芯片型号为74HC14，U3和U4芯片的型号为74HC32，这样就可以避免过多在逻辑控制中使用IC芯片，且有效的保护单片机的I/O口。

参见图5，从单片机引脚对接A号端口的第2引脚和第3引脚分别串联阻值相同的电阻R5和电阻R10，阻值均为1kΩ。所述电阻R5和电阻R10的另一端分别连接发光二极管LED2和LED3，LED2和LED3的另一端连接VCC（+5V），LED的型号为EBR3338S。A号端口的第9引脚与开关SW1的第1引脚连接，开关的第1引脚串联电阻R13，阻值为10kΩ， R13另一端连接VCC（+5V）。所述的SW1型号为B3F-1050，可以随时控制电源的关断来保护电路，通过观察LED2和LED2同时亮就可以判断驱动电机正常运行。

参见图6—9，由于大电流半桥高集成驱动芯片BTS7960的芯片内部为一个半桥，因此，驱动电机电路中的每个电机由两个驱动芯片构成H型全桥式电路。在BTS7960使能的情况下，控制系统只要使用单片机的的PWM 输出口即可完成电机的正反转和调速功能。控制部分采用PWM 控制电机的正反转，改变PWM 的占空比调节电机的转速，驱动芯片BTS7960的第2引脚连接阻值为3.3kΩ电阻，电阻的另一端连接由逻辑电路的输出信号，第3号引脚连接阻值为3.3kΩ电阻，电阻另一端连接VCC（+5V）。第5号引脚连接阻值为3.3kΩ电阻，第六号引脚连接阻值为3.3kΩ电阻和容值为0.1uF电容，且两电阻和电容并联，另一端直接接地。

进一步的，驱动芯片BTS7960的第4和第8引脚合并一起输出电压，作为电机运转时的实际输入，且每项输出并联滤波电容，因此，两片驱动芯片BTS7960的输出分别作为电机的OUT1和OUT2进行连接到电机连接装置，电机连接装置包括有后-左电机连接装置CN3、后-右电机连接装置CN4、前-左电机连接装置CN5、前-右电机连接装置CN6，电机连接装置为二针连接直插装置。

进一步的，四驱智能车的驱动电路设计采用对称的形式，组成四个全H桥驱动电路，结构简单，开关管的开通和关断时间尽可能小，驱动效率比较高。

进一步的，四驱智能车的驱动电路采用双电源方式，单片机及控制电路采用单独+5V供电，电机驱动部分采用9.6V镍镉电池供电。

参见图10，一种四驱智能车的驱动电路经过PCB制电路板后，按照IC芯片的实际尺寸、大小反映的整体效果，另外，可选的，公开号为CN 205039607 U的中国专利公开了一种四驱智能车供电电源的方法，该方法可以用于本申请中的四驱驱动板模块电路设计中，且可体现在图10中未标注的元器件上，因此，使用驱动芯片BTS7960 构建成的H 型全桥式电路不仅可以实现电机驱动功能，而且控制简单、性能出众、供电方便。