浅谈智能车的制作浅谈智能车的制作--献给电赛控制类或者业余的菜鸟们献给电赛控制类或者业余的菜鸟们
本人有幸于2011年暑假参加了全国大学生电子设计竞赛，且在前期的备赛过程中做过不少模块，也对不少设计
的思路和方案都有一些了解（主要还是针对控制类）。现做如下的整理，希望能对大家有所帮助。
1、选择微控制器
常用的主控制器芯片主要有STC 89C52/STC12C5A60S2 (51系列)、ATMEGA16/128（AVR）、PIC16F877（PIC）、
MSP430F149（MSP430）、STM32F103VET6(STM32)、EP2C8Q208C8（CPLD/FPGA）、LPC2103(ARM7)、
S3C2440（ARM9）等。一般的单片机都可以输出PWM波用来控制电机转速，调节小车的车速和转向。51单片机的PWM输出
是使用内部程序模拟出来的（当然部分增强型的51除外），其他系列的单片机如AVR、PIC、MSP430、MC9S系列等等的IC
都具有PWM输出功能，只要操作单片机内部的寄存器即可输出不同频率不同占空比的PWM波。另外，比如定时器、中断数
量、运行速度等因数也可能会影响到单片机的选型。并不是芯片越高级越好，比如FPGA、DSP、ARM9等用在这个地方很大
程度上可以说是资源浪费或者是杀鸡用牛刀---大材小用或说是用错了地方。在这里我推荐大家使用稍微高级的单片机（相对
51而言），原因有二：1.功能相应的强大很多，不仅仅是PWM输出功能。有些内部还集成AD转化的接口等，这对于我们来说
为设计提供了很多的方便。2.作为学习，51真的是简单得不能再简单了(当然了，还有些是4位的单片机，我们在这不讨论)，
我们应当抱着追求更多知识的心态，学习和探索高深的宇宙奥妙，要不然你还真的得意忘形会觉得你单片机已经学到家了。
关于单片机的学习，我不得不提几点。
1.不要畏惧：这些不同系列的IC都是人类智慧创造出来的。我们也是人类，不可能我们学不会。学不好的人往往只有两种，一
种是方法不对另一种就是不肯花时间，而往往后者占大多数。在学习了51之后，其他系列单片机的学习方法也是相通的，只
不过是稍微复杂一些而已。不要只是觉得单片机是个很高深神奇的东西望而却步。好的心态和态度才有好的学习，不信你试
试。
2.认清一个事实，不是学了单片机就什么都能做。单片机只是个工具，它的作用不是它有多么多么强大，而是在于我们如何利
用它，用它使用在什么方面。一个好的单片机程序编程者，并不一定是那些能够把单片机内部寄存器名称和操作指令都能背得
滚瓜烂熟的人。为什么呢？因为我前面说过了，它只是工具，真正使它强大的是你如何编程利用和控制它，也就是要有好的编
程思路，并能用程序把你的思路表达出来，这样你才有成为单片机高手的潜质。
话题似乎扯远了，好吧，言归正转。
2、电机的选择
常用的电机一般有3种：直流(减速)电机、步进电机和舵机。在智能车制作中而又前者较为常用。
现在我们要讨论的不是结构和工作原理，主要来说说如何控制改变转向和转速。
直流(减速)电机：利用电压的大小和方向来改变转速和转向。使用PWM电机驱动（下个小节会讲到）来控制电机时，占空比
的大小调速实际就是改变电机两端电压的平均大小。至于控制引脚的高低电平使之转向无非就是改变电机两端电压的方向。
步进电机：使用频率来调节转速。改变各相的通电顺序即可改变转速。
舵机：可以不用驱动芯片直接用I/O口控制。控制采用一定频率的PWM波。一般PWM频率为50Hz。高电平时间0.5ms—2.5ms
对应舵机转向-90°— +90°。
说到电机的选择，不得不提一点。那就是不管你选择何种电机，都不可能不在加任何控制算法的情况下使小车能够走得很笔
直。毕竟生产厂家不可能把电机做得完完全全的一样。而且你在搭小车部件的时候机械结构也不见得做到很完美的程度。认清
这一点很有必要，当初我们就是在这上面摔了很大的跟斗。
当然，不只有小车才用得到电机，控制类的题目基本离不开对电机的控制。至于该如何选择电机，请读者自评优劣，谨慎决
定。
3.电机驱动的选择
直流电机驱动芯片常用主要有：晶体管或者MOS管搭建的H桥、集成L293、L298N、MC33886、BTN7960B等。使用上一个
很大的区别就是工作电流的范围不同。最常用的就当属L298N(双H桥、两路直流、一路步进、双路2A)了。在这我只提思路，
至于具体的电路图网上基本都能成片成片的搜索到，我也不敢班门弄斧。
步进电机驱动常用的有：ULN2003/ULN2803(达林顿管)、L297+L298N、TA8435H、THB7128等，还有市面上常见的大功率
的驱动模块。有些驱动具有细分的功能，能够使步进电机一个脉冲输入转动很小的角度。电路的原理及电路图在这就不提了。
4、转速的测量
不管使用什么器件，什么原理，最终都基本是靠测脉冲的形式来测量轮子转速。常用的传感器有：霍尔传感器+磁钢、光电传
感器+黑胶带、光电传感器+编码盘以及飞思卡尔智能车比赛中常见的测速编码器等。原理不解释，测量转速实质就是测脉冲
频率。方法有测频法、测周法、输入捕获等。当然了，这些方法除了可以用于速度的检测之外，还可以计算路程、实现较为精
准的拐角功能等。相比霍尔传感器使用光电编码盘精度要稍微高很多。在淘宝上可以买到常用的100线的光电编码盘，价格在
20元左右。
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