教育智能硬件
智能電動玩具車控制板方案開發(fā)
伴隨科技的進步，智能時代的到來，智能化的用品在生活中無處不在。各種智能化設(shè)備在各自的領(lǐng)域中發(fā)揮不同的作用。在玩具車的領(lǐng)域中，智能車的出現(xiàn)，讓兒童以及汽車模型愛好者更加的青睞。智能小車不僅價格低廉，而且甚至能夠擔(dān)任人類難以從事的任務(wù)，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及社會生產(chǎn)生活等許多領(lǐng)域都起到了重要作用。無線遙控的小車具有可以在危險的環(huán)境作業(yè)，人員搜索，可以在各類領(lǐng)域中發(fā)揮著它特殊的作用。
一、遙控車開發(fā)設(shè)計思路
本設(shè)計采用9V/2A可充電鋰電池作為電源模塊，為主控Arduino nano模塊、HC-06主從一體藍牙模塊、L298N電機驅(qū)動模塊及兩個電機供電。Arduino nano模塊與HC-06藍牙模塊相互傳輸提供控制命令，主控芯片控制L298N驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊通過改變PWM占空比調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速度，驅(qū)動模塊通過控制電流的方向從而控制電機的正反轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)車輛的前進，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的功能，整體的設(shè)計框圖如下圖所示。
二、遙控車硬件設(shè)計
（1）主控制模塊：Arduino nano主板上面搭載一個Atmel Atmega328P單片機，該模式是一個4.5cm×1.8cm的長方體，具體結(jié)構(gòu)圖如下圖3-1所示，該模塊的供電的電壓必須是直流7V~9V之間的電壓，輸出5V和3.3V的直流電壓。該模塊具有12個數(shù)字輸入/輸出端口D2~D13，8個模擬輸入端口A0~A7，支持單片機的RX/TX端子，支持6組PWM端子。整個模塊支持USB和ISP下載及供電。如下圖所示，中間白色是復(fù)位按鍵，Arduino nano提供了自動復(fù)位設(shè)計，可以通過主機復(fù)位，這種自動復(fù)位就不需要在另設(shè)置復(fù)位按鍵了。
（2）電機驅(qū)動模塊：L298N電機驅(qū)動芯片具有雙H橋，官方給出最高可支持46V的工作電壓，同時可保證較大的輸出電流，峰值驅(qū)動電流甚至可以達到3A。本設(shè)計所采用的模塊額定功率在25W左右，足以驅(qū)動兩個9V/2A的直流減速電機。采用貼片LED顯示控制信號狀況，便于進行硬件軟件的調(diào)試工作，由于L298N ENA、ENB兩個使能端控制驅(qū)動信號，進而實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
（3）通信模塊：本文所選擇的串口藍牙模塊是專為智能無線數(shù)據(jù)傳輸而打造，遵循V3.0藍牙規(guī)范。BT06藍牙模塊具有體積小和收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點，同時支持UART接口和SPP藍牙串口協(xié)議。當(dāng)藍牙模塊正在等待配對時，狀態(tài)指示燈將進入平穩(wěn)且緩慢的閃爍(800毫秒開啟,800毫秒關(guān)閉)，當(dāng)模塊建立連接后，狀態(tài)指示燈會進入常亮狀態(tài)。藍牙模塊通訊距離比較遠，空曠下可以達到30米，正常環(huán)境下15米。藍牙模塊默認參數(shù)的波特率是9600，默認的配對密碼1234。
三、遙控車程序設(shè)計
基于單片機的藍牙遙控車設(shè)計采用C語言編寫程序。C語言是一種廣泛使用的高級編程語言，用于開發(fā)智能芯片程序。該庫功能資源豐富，運行速度快，編譯效率高，成功率高，可直接由面向?qū)ο筮M行控制。該部分程序設(shè)計是為了完成行進指令的傳達及反饋情況，涉及產(chǎn)口初始化、波特率設(shè)置及中斷申請等知識。主程序的流程圖如下圖所示。開始時初始化各模塊，接收數(shù)據(jù)，單片機判斷數(shù)據(jù)是接收該數(shù)據(jù)，接收該數(shù)據(jù)后進行串口中斷，中斷后判斷數(shù)據(jù)是否合理，數(shù)據(jù)如果合理的話進入控制程序，對小車進行控制。
總結(jié)
本設(shè)計以Arduino nano開發(fā)板上的Atmega328P為核心控制器板精心控制，采用L289N驅(qū)動兩個直流電機工作，兩個直流電機的作用分別為前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動，從而控制小車的運行。采用HC-06藍牙模塊傳輸?shù)男盘枺{牙串口APP接收數(shù)據(jù)。此款藍牙遙控小汽車具有藍牙遙控手動駕駛功能。這種遙控車無論是在生活中作為兒童的玩具，還是在軍事領(lǐng)域上作為偵察、防暴等高危任務(wù)上均有著非常好的發(fā)展前景。因此，從上述可以看出，本產(chǎn)品具有很大的市場價值和研究意義。
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