王博+康德+鄭智波

【摘要】 由于單片機(jī)的系統(tǒng)性能以及時(shí)間精度要求比較高，因而可以作為電動(dòng)小車(chē)的控制核心。本文主要基于單片機(jī)系統(tǒng)條件下對(duì)智能小車(chē)的速度進(jìn)行有效的控制與設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 智能小車(chē) 速度控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，道路上的汽車(chē)如長(zhǎng)龍一般在給人們出行帶來(lái)便捷的同時(shí)也對(duì)人們生存的環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染[1]。為了減少污染，零污染零排放的智能化小車(chē)越來(lái)越受到人們的青睞。智能化的小車(chē)之所以會(huì)受到人們的歡迎，主要還是在于其獨(dú)特的功能性，智能小車(chē)能夠自行的躲避障礙物，另外還能夠?qū)λ俣?、路程以及時(shí)間等進(jìn)行有效的顯示[2]。為了對(duì)智能小車(chē)的速度進(jìn)行有效的控制，本次試驗(yàn)主要采用單片機(jī)作為智能小車(chē)的控制中心，其驅(qū)動(dòng)器的選擇以直流電機(jī)為主，基于脈沖寬度調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)下對(duì)智能小車(chē)的速度進(jìn)行有效的控制與設(shè)計(jì)，其目的是提升智能小車(chē)的調(diào)速功能。

一、速度控制方案設(shè)計(jì)

為了提升智能小車(chē)的調(diào)速功能以及自行躲避障礙物的功能，本次研究選用車(chē)載電源作為智能小車(chē)的電池，其速度控制核心則選用單片機(jī)。利用紅外光電傳感器以及超聲波對(duì)智能小車(chē)的避障功能進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，并且利用L298N來(lái)顯示單片機(jī)速度，如下圖所示（圖1）。為了更好的提升智能小車(chē)系統(tǒng)的靜態(tài)功能，本次研究主要采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)加強(qiáng)對(duì)智能小車(chē)行駛速度的控制[3]。用于此次試驗(yàn)的單片機(jī)主要由五個(gè)部分組成，第一部分是計(jì)時(shí)模塊，第二部分是電源模塊，第三部分是自行循跡模塊，第四部分是電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊最后一部分是自動(dòng)避障模塊，這五個(gè)部分是構(gòu)成單片機(jī)的整體，缺一不可。想要對(duì)智能小車(chē)的速度進(jìn)行調(diào)控設(shè)計(jì)必須要從這五個(gè)方面進(jìn)行著手考慮。

二、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

脈沖寬度調(diào)制即PWM，主要是對(duì)開(kāi)關(guān)固定頻率的直流電源電壓的脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)而對(duì)負(fù)載兩端的電壓平均值進(jìn)行一定程度的改變，此種方法主要是對(duì)電壓進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。也就是說(shuō)對(duì)脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)需要根據(jù)固定頻率來(lái)對(duì)電源實(shí)行接通與斷開(kāi)操作，另外，需要根據(jù)實(shí)際的需求對(duì)固定電源的接通與斷開(kāi)的時(shí)間進(jìn)行適度的調(diào)整。想要有效的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度嗎，必須要改變直流電機(jī)的平均值，如何改變直流電機(jī)的平均值？通過(guò)對(duì)電壓占空比的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)?；诿}沖寬度調(diào)制技術(shù)下，電機(jī)一旦通電，智能小車(chē)的速度機(jī)會(huì)增加，相反如果電機(jī)一旦斷電，那么智能小車(chē)的速度也就會(huì)逐漸的降低。也就是說(shuō)按照一定的規(guī)律對(duì)電極的接通與斷開(kāi)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，就能夠很好的控制電機(jī)的速度。

三、脈沖寬度調(diào)速優(yōu)點(diǎn)分析

與其它的可控制的整流調(diào)速系統(tǒng)不同，脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)具備其他系統(tǒng)所不能比擬的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，具有高頻率的開(kāi)關(guān)，因此，想要獲得比較小的直流電流完全可以借助電樞電感的濾波作用。除此之外，電流電樞具備一定的連續(xù)性，在運(yùn)行的過(guò)程中速度能夠保持在平穩(wěn)的狀態(tài)，因而可以對(duì)智能小車(chē)的速度進(jìn)行較大范圍的調(diào)控。如果電流的平均值相同，脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)下電動(dòng)機(jī)損耗的熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般的可控整流調(diào)速系統(tǒng)；其次，脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的頻率比較高，想要獲得比較寬的頻帶，需要與快速響應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)與配合，也就是說(shuō)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)具有較好的響應(yīng)性能，其動(dòng)態(tài)抗干擾能力也比較強(qiáng)。最后，基于脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)下，只有在開(kāi)機(jī)的狀態(tài)下，電子器件才能正常的運(yùn)行，雖然智能小車(chē)的主電路的損耗比較小，但是其裝置的效率卻比較高。這些優(yōu)勢(shì)都是一般的可控整流調(diào)速系統(tǒng)不曾擁有的，在日常生活中也得到了有效的應(yīng)用，因而越來(lái)越受到人們的青睞。

結(jié)語(yǔ)：總之，脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)在日常生活中的很多控制領(lǐng)域都得到了普遍的應(yīng)用，特別是在直流電機(jī)的調(diào)速中應(yīng)用的更加科學(xué)合理，不僅如此，采用單片機(jī)的來(lái)對(duì)脈沖寬度速系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行編程比用硬件編程更為簡(jiǎn)單便捷。本次試驗(yàn)主要探究的是智能小車(chē)速度的控制與設(shè)計(jì)，雖然試驗(yàn)研究比較多，但是缺乏實(shí)際的操作，因而還需要進(jìn)行深入的探討智能小車(chē)是極具前沿性的研究課題，隨著生態(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能小車(chē)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。當(dāng)前對(duì)于智能小車(chē)的各項(xiàng)研究都還停留在初級(jí)階段，想要實(shí)現(xiàn)小車(chē)的完全智能化，還需要進(jìn)行不斷的研究。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]徐開(kāi)蕓，韋樹(shù)成，汪木蘭，丁左武. 基于AVR單片機(jī)的太陽(yáng)能智能小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010，01：141-143.

[2]張劍樞，馬曉冬，劉志國(guó)，金文海，趙洪波，趙智慧. 基于單片機(jī)的聲音循跡智能小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，15：2.

[3]林道宇，劉有元，伍蛟，鄧本再，馬洪江. 基于S12X單片機(jī)智能小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)，2013，09：53-55.