避障小車解讀

1、基礎(chǔ)簡(jiǎn)易小車解說總體框圖小車的硬件部分可以總體分為顯示部分、通信模塊、傳感器系統(tǒng)、動(dòng)力部分 以及燈光和主控板。這些模塊均由車載的18650鋰電池組供電（推薦使用鋰電 池），通過電源模塊進(jìn)行濾波、DCDC變換對(duì)各個(gè)器件進(jìn)行供電。動(dòng)力部分小車的動(dòng)力部分比較簡(jiǎn)單。這個(gè)例子中所使用的車架是普通的塑料四輪車， 共有四個(gè)直流電機(jī)，通過減速齒輪帶動(dòng)四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)。（對(duì)于其他車型本文也 可使用，例如履帶車等，只需要根據(jù)電機(jī)規(guī)格進(jìn)行適配即可）電機(jī)是普通的TT電機(jī)，在四驅(qū)賽車中也經(jīng)常使用。對(duì)于智能小車來說，供 給6V到10V電壓已足夠使用。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)使用了 L298N模塊（可選擇L293D）。 L298N是一種雙

2、H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其中每個(gè)H橋可以提供2A的電流，功率 部分的供電電壓范圍是2.548v，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。如圖所示 的是一種常用的L298N驅(qū)動(dòng)模塊，它可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路直流電機(jī)，所以小車共 使用兩個(gè)模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如圖所示的是一個(gè)L298N的接線圖（僅畫出使用的接口）。其VDD接口接 給小車供電的電池組，本例使用兩節(jié)18650電池故其電壓為6.8VOUT0到OUT3 為L(zhǎng)298N模塊的功率輸出部分，其分別接兩個(gè)直流電機(jī)。圖中在直流電機(jī)兩側(cè) 并聯(lián)104電容是防止小車啟動(dòng)時(shí)電機(jī)起轉(zhuǎn)時(shí)的瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)使得碳刷與電樞之 間產(chǎn)生火花。IN0到IN3接MCU的IO引腳，MCU通過這四個(gè)引

3、腳來控制電機(jī) 的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎停以及調(diào)速。燈光與顯示部分（I）燈光部分燈光部分主要由小車狀態(tài)指示燈、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)指示燈、藍(lán)牙通信指示燈以 及電源指示燈。其中，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)指示燈和藍(lán)牙通信指示燈集成在 L298N （L293D）模塊以及藍(lán)牙模塊上，分別可以指示各個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、停車狀態(tài)以 及藍(lán)牙的連接狀態(tài)。電源指示燈集成在電源模塊上，用于指示電源的開啟狀態(tài)。其電路較簡(jiǎn)單， 如圖3.1所示。小車狀態(tài)指示燈由于一個(gè)三色LED模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊固定在超聲波探頭支 架上方，通過變換燈光顏色表示小車當(dāng)先的運(yùn)行狀態(tài)，如表3-1所示。該模塊共 有四個(gè)引腳，分別為R、G、B以及GND。R、G、B三個(gè)引腳通過直接連

4、接MCU 的IO引腳進(jìn)行控制燈光顏色變換。由于該模塊上已經(jīng)集成了驅(qū)動(dòng)LED的三極 管，故在與MCU連接時(shí)不再外接三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)（使用STM32等單片機(jī)時(shí)可 不使用三極管）。三色LED模塊與MCU的連接原理圖如圖3.2所示。表3-1指示燈顏色混合方法、 J_L 刖進(jìn)白R(shí) G B倒車藍(lán)B停車熄滅0左轉(zhuǎn)綠G右轉(zhuǎn)紫R BMCgPl.5MCUPL7 MCUPL6| STA_LEDGND圖3.2（ID顯示部分小車的顯示部分主要是通過12864液晶顯示器（本小車未使用）、數(shù)碼管電 壓表進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的輸出。小車電池電壓計(jì)是由數(shù)碼管電壓表完成。數(shù)碼管電壓表可以直接購(gòu)買模塊， 其連接方式及其簡(jiǎn)易，直接連入被測(cè)電路

5、的兩側(cè)即可顯示電壓。12864液晶顯示器可以顯示中文字符、英文字符以及圖像等。其與MCU通 信的方式有并行和串行兩種。并行連接需要占用MCU的8個(gè)IO 口作為數(shù)據(jù)線， 其傳輸速度較快，適合用于IO 口資源不緊張并且對(duì)于顯示的實(shí)時(shí)性要求較高的 情況；而串行則僅需1個(gè)IO 口，數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但是可以有效節(jié)省IO 口資 源。12864液晶屏的引腳說明如圖3.4所示。關(guān)于12864的具體規(guī)格和操作說明 詳見其規(guī)格書，在此不再贅述。6：一臼皿皿皿函禎而o引腳號(hào)腳新稱方向功儺說叫1vss模塊的電眼地2VDD模塊的電源低餉3VOLCD曝動(dòng)電忒輸入船4RS(CSiHZL井行的指令/數(shù)據(jù)選拌信號(hào)；布行的什選

6、宙號(hào)SR/W H/L并行的讀君選擇信嶺；申行的數(shù)據(jù)口6E ri K皿并h的使能俏號(hào)：第打的同步時(shí)鈾7DBDH/L數(shù)據(jù)。8DBLH/L數(shù)據(jù)1gDB2H/l.數(shù)據(jù)2it)DB3H/L敬據(jù)31】DB4H/L散據(jù)412DBSH/L散據(jù)5ISDB6H/L教據(jù)614DIPH/L數(shù)據(jù)？15PSBH/L并神行接卻函集11項(xiàng)S； L-中襯16NC空嘴17/RETH/L匐位低電平EIRNC空歸19LED.A(LED+5V)背光螺正撤2ULhD_K(LED-OV)背光慎負(fù)械圖3.4傳感器系統(tǒng)（I）超聲波部分超聲波傳感器部分由超聲波探頭模塊和舵機(jī)云臺(tái)組成。超聲波模塊使用了 SR04超聲波傳感器，該傳感器的有效探測(cè)距離

7、為0.25m （根據(jù)使用環(huán)境略有不同），供電電壓直接使用DC輸出的5V電源。該模塊的 外觀圖如圖4.1所示。超聲波模塊的功能引腳有兩個(gè)，即Trig與Echo,分別為 超聲波發(fā)射端與接收端。在進(jìn)行測(cè)距時(shí)，MCU需要向Trig端發(fā)送大于10us的 TTL電平進(jìn)行觸發(fā)，然后發(fā)射端發(fā)射8個(gè)周期的40KHz脈沖信號(hào)，然后模塊等 待接收信號(hào)。當(dāng)發(fā)射出去的超聲波信號(hào)遇到物體反射回接收端時(shí)，Echo引腳會(huì) 輸出一個(gè)高電平，MCU通過定時(shí)器計(jì)算信號(hào)發(fā)射到接受到回波的時(shí)間，設(shè)模塊 與被測(cè)物體距離為/，那么t代表的是超聲波信號(hào)行走了 21的時(shí)間，根據(jù)聲速 v=340m/s的典型值，我們可以計(jì)算出：1=0.5vt=1.70