智能小车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种智能小车。
【背景技术】
[0002] 近年来随着小车的智能化，多项技术在小车上得到了应用，对嵌入式软件的要求 也随之提升，但是传统的小车其稳定性和可靠性较差。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种稳定性和可靠性 优良的智能小车。
[0004] 一种智能小车，包括电池组、控制器，所述控制器与WIFI模块、电机驱动电路连 接；所述WIFI模块与上位机连接；所述电机驱动电路通过不同端口分别与左侧电动机、右 侧电动机连接，所述左侧电动机与左车轮测速模块连接，右侧电动机与右车轮测速模块连 接，所述左车轮测速模块、右车轮测速模块均与控制器连接；所述电池与电压转换器连接， 电压转换器与电机驱动电路、控制器、WIFI模块连接。
[0005] 进一步地，所述左车轮测速模块包括左码盘、设置有左红外对管的左测速电路，所 述左码盘与左侧电动机的转动轴连接，所述左红外对管安装在左码盘的两侧，左测速电路 与控制器连接；所述右车轮测速模块包括右码盘、设置有右红外对管的右测速电路，所述右 码盘与右侧电动机的转动轴连接，所述右红外对管安装在右码盘的两侧，右测速电路与控 制器连接。
[0006] 进一步地，如上所述的智能小车，所述控制器采用MSP430F149单片机。
[0007] 进一步地，如上所述的智能小车，所述WIFI模块型号为HLK-RM04。
[0008] 进一步地，如上所述的智能小车，所述电动机驱动电路的驱动芯片采用L289N双H 桥直流电机驱动芯片。
[0009] 进一步地，如上所述的智能小车，所述左车轮测速模块、右车轮测速模块采用通过 单位时间内采集透射式红外对管产生的脉冲数来实现车速测量。
[0010] 进一步地，如上所述的智能小车，所述上位机为电脑、手机、IPAD。
[0011] 进一步地，如上所述的智能小车，所述电池组选取12V镍氢电池组给系统提供电 能。
[0012] 本实用新型提供的智能小车，由于控制器MSP430F149搭载UCOS-II操作系统管理 整个系统的运行状态和资源分配，从而使得本实用新型智能小车的可靠性得到提高；同时 还采用PID算法控制小车左右车轮速度平衡，利用MSP430F149的timerB输出四路PWM波 控制小车整体行进速度及运动方向，从而使得本实用新型小车的稳定性得到提高。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型智能小车的系统结构示意图；
[0014] 图2为本实用新型控制器的电子器件管脚连接图；
[0015] 图3为本实用新型3. 3v电压转换器电路结构示意图；
[0016] 图4为本实用新型5v电压转换器电路结构示意图；
[0017] 图5为本实用新型8v电压转换器电路结构示意图；
[0018] 图6为本实用新型电动机驱动电路结构示意图；
[0019] 图7为本实用新型左车轮测速电路结构示意图；
[0020] 图8为本实用新型右车轮测速电路结构示意图；
[0021] 图9为本实用新型WIFI模块电路结构示意图；
[0022] 图10为本实用新型UCOS-II任务状态切换图；
[0023] 图11为本实用新型PID控制器原理框图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025] 图1为本实用新型智能小车的系统结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的智 能小车，包括电池组16、控制器13,所述控制器13与WIFI模块12、电机驱动电路14连接； 所述WIFI模块12与上位机11连接；所述电机驱动电路14通过不同端口分别与左侧电动 机18、右侧电动机20连接，所述左侧电动机18与左车轮测速模块17连接，右侧电动机20 与右车轮测速模块19连接，所述左车轮测速模块17、右车轮测速模块19均与控制器13连 接；所述电池16与电压转换器15连接，电压转换器15与电机驱动电路14、控制器13、WIFI 模块12、控制器13连接。
[0026] 所述左车轮测速模块17包括左码盘、设置有左红外对管的左测速电路，所述左码 盘与左侧电动机18的转动轴连接，所述左红外对管安装在左码盘的两侧，左测速电路与控 制器13连接；所述右车轮测速模块19包括右码盘、设置有右红外对管的右测速电路，所述 右码盘与右侧电动机20的转动轴连接，所述右红外对管安装在右码盘的两侧，右测速电路 与控制器13连接
[0027] 工作原理：上位机11发出控制信号，该控制信号通过WIFI模块12发送给控制器 13,控制器13根据接收的控制信息开启电压转换器15,电压转换器15将电池组16的电压 转换为3. 3v、5v、12v分别供给控制器13、WIFI模块12、电动机驱动电路14。电动机驱动电 路14通过接口分别与左侧电动机18、右侧电动机20连接驱动其工作，在左侧电动机18、右 侧电动机20上分别设置有码盘，码盘随着电动机的转动而转动，所述左车轮测速模块17、 右车轮测速模块19分别采用其测速电路上设置的左、右透射式红外对管测量小车左、右车 轮的速度（透射式红外对管测量码盘转动时脉冲（码盘上共有20个孔），采集单位时间内 脉冲个数，再由车轮的半径得知车轮的周长，从而计算出车速）；同时控制器13还可以通过 控制左侧电动机18、右侧电动机20的正转与反转来控制左右车轮的正转与反转，从而控制 器13就可以通过车轮的速度以及正转、反转方向来调整小车的运行速度与方向。
[0028] 图2为本实用新型控制器的电子器件管脚连接图，如图2所示，控制器是智能小车 的核心，该小车采用MSP430F149单片机作为核心控制系统。MSP430F149是MSP430系列超 低功耗微控制器中的一种。它由2个16位定时器、8路快速12位A/D转换器、2个通用串 行同步/异步通信信号接口（USART)和48个I/O引脚等构成的微控制器。尤其是具有2KB 的片内RAM和60KB的FLASH，使其适合在上面挂载操作系统。
[0029] MSP430单片机最小系统外围电路主要由晶振电路和复位电路组成。MSP430单片 机的时钟输入源可以提供辅助时钟（ACLK)、系统主时钟（MCLK)和子系统时钟（SMCLK)3种 时钟信号。本系统晶振电路选用在XT2IN和XT20UT管脚连接8MHz高速晶振的高频时钟源 产生系统主时钟信号，外部32. 768kHZ的精准晶振作为系统的子系统时钟源，提供了精准 的时基。复位电路选用典型的阻容复位电路。MSP430单片机具有上电复位功能，即上电后 保持RST/WI端口为高电平。由此在RST/WI管脚接10K上拉电阻，接0. luF的电容可以 使复位更可靠。系统低功耗运行时，若系统断电后立即上电，利用二极管可以使电容中的电 荷通过二极管释放，加速电容放电，保证复位。单片机的数字电源与模拟电源由电源模块提 供，都为3. 3V。
[0030] 图3为本实用新型3. 3v电压转换器电路结构示意图，图4为本实用新型5v电压转 换器电路结构示意图，图5为本实用新型8v电压转换器电路结构示意图，这3个电路的输 入端均与12v的电池组连接，输出分别提供不同的电压，图3将12v的电压转换为3. 3v的电 压供控制器13使用，图4将12v的电压转换为5v的电压供WIFI模块12使用，图5将12v 的电压转换为8v的电压供电动机驱动电路14使用。为给该小型嵌入式系统提供安全、高 效、纯净、易控制的电源，充分考虑小车上各模块的运行环境，所述电池组16选取12V镍氢 电池组给系统提供电能。所述各个电压转换器选取TI公司的TPS5430芯片作为电压转换 器的核心芯片，可使电源的利用率及效率最大化。该芯片具有5. 5V至36V的宽输入电压， 上至3A的输出电流，固定500kHZ的开关频率，转换效率高达95 %，极低的输出电压波纹，预 留ENA控制引脚.。通过单片机软件控制该芯片上是否进行转换，从而达到了电源的高效、 安全、纯净、易控的特点。电压转换器提供了 8V、5V、3.3V的输出电压，分别给其它模块组供 电。
[0031] 电路中相关值得计算，查找TPS5430数据手册，知该电路的输出电压与电阻R1、R2 的关系式如下：
【主权项】
1. 一种智能小车，其特征在于，包括电池组（16)、控制器（13)，所述控制器（13)与 WIFI模块（12)、电机驱动电路（14)连接；所述WIFI模块（12)与上位机（11)连接；所述电 机驱动电路（14)通过不同端口分别与左侧电动机（18)、右侧电动机（20)连接，所述左侧电 动机（18)与左车轮测速模块（17)连接，右侧电动机（20)与右车轮测速模块（19)连接，所 述左车轮测速模块（17)、右车轮测速模块（19)均与控制器（13)连接；所述电池（16)与电 压转换器（15)连接，电压转换器（15)与电机驱动电路（14)、控制器（13)、WIFI模块（12)、 控制器（13)连接。
2. 根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述左车轮测速模块（17)包括左 码盘、设置有左红外对管的左测速电路，所述左码盘与左侧电动机（18)的转动轴连接，所 述左红外对管安装在左码盘的两侧，左测速电路与控制器（13)连接；所述右车轮测速模块 (19)包括右码盘、设置有右红外对管的右测速电路，所述右码盘与右侧电动机（20)的转动 轴连接，所述右红外对管安装在右码盘的两侧，右测速电路与控制器（13)连接。
3. 根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述控制器为MSP430F149单片机。
4. 根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述WIFI模块型号为HLK-RM04。
5. 根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述电动机驱动电路的驱动芯片采 用L289N双H桥直流电机驱动芯片。
6. 根据权利要求2所述的智能小车，其特征在于，所述左车轮测速模块（17)、右车轮测 速模块（19)通过单位时间内采集所述左、右红外对管产生的脉冲数来实现车速测量。
7. 根据权利要求2所述的智能小车，其特征在于，所述上位机为电脑、手机、IPAD。
8. 根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述电池组（16)选取12V镍氢电池 组给系统提供电能。
【专利摘要】本实用新型提供一种智能小车，包括电池组、控制器，所述控制器与WIFI模块、电机驱动电路连接；所述WIFI模块与上位机连接；所述电机驱动电路通过不同端口分别与左侧电动机、右侧电动机连接，所述左侧电动机与左车轮测速模块连接，右侧电动机与右车轮测速模块连接，所述左车轮测速模块、右车轮测速模块均与控制器连接；所述电池与电压转换器连接，电压转换器与电机驱动电路、控制器、WIFI模块、控制器连接。本实用新型提供的智能小车，相比传统的智能小车在稳定性和可靠性方面均得到了提高。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204302697
【申请号】CN201420328695
【发明人】刘占伟, 刘绍勇, 申庆祥, 唐文涛
【申请人】荆楚理工学院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年6月19日