小车控制电路原理图.pdf

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1、智能小车控制在科技高速发展的当今社会，人类对于汽车的无人驾驶技术的研究热度有增无减，工程训练（电工电子）以STC系列的芯片作为主控芯片，搭配红外循迹、红外测距、超声波测距对智能小车的周边环境进行监测，保障小车可以安全正常的行驶，搭载颜色传感器用来识别物体的颜色。系统图如图1所示。红外光电红外测距传感器传感器TCS3200IAP15W4K58S4L298N超声波传舵机感器图1.系统框图一、芯片介绍1、STC15系列单片机智能小车以IAP15W4K58S4作为主控芯片，IAP15W4K58S4是属于STC15系列的单片机，芯

2、片采用LQFP44方式封装,速度比传统8051快8-12倍，内部集成高精度R/C时钟；支持ISP/IAP（在系统/在应用可编程）；7个定时器/计数器，其中5个16位可重装定时器/计数器；4路超高速完全独立的串口；8通道10位ADC；6通道15位的高精度PWM，加上2路CCP；从型号规格体现出该芯片拥有58KROM和4KRAM。实物图如图2所示。图2.IAP15W4K58S4实物图2、颜色传感器TCS3200颜色传感器TCS3200是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，采用8引脚表面贴装形式封装（如图3所示），它

3、把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在单一的CMOS电路上，同时在芯片上集成四种不同的滤光器：红、绿、蓝（RGB）三种滤光器各16个，不带任何过滤器16个。为了保证能够尽量减少入射光辐射不平衡，这64个过滤器是交叉排列，从而可以提高颜色识别率。由于可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，所以可直接与MCU或其他逻辑电路相连接，并且可以直接输出数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单。图3.TCS3200实物图TCS3200颜色传感器原理图如图4所示，利用三原

4、色理，采集被测物的颜色，即各种颜色都是有三种颜色组成的，通过对芯片的S2、S3引脚编程选择不同的滤波器，它只能让某种特定的原色通过，经过电流到频率转换器后输出不同的方波，不同的颜色和光强对应不同频率的方波。图4.TCS3200颜色传感器引脚和功能框图3、电机驱动芯片L298NL298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片，该芯片采用15引脚立式封装，内含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机专用驱动器。最高工作电压可达46V；瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。它可以通过PWM脉宽平滑调

5、速、可实现正反转，具有过电压和过电流保护。图5.L298N实物图图6.L298N内部H桥驱动电路L298N内含两个H桥（如图6所示）的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。L298N引脚图见图8，各

6、引脚功能见表一。图8.电机驱动芯片L298N引脚图图9.L298N内部结构图表一引脚编号引脚名称引脚功能1电流传感器A在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流2输出引脚1内置驱动器A的输入端1，接至电机A3输出引脚2内置驱动器A的输入端2，接至电机A4电机电源端电机供电输入端，电压可达46V5输入引脚1内置驱动器A的逻辑控制输入端16使能端A内置驱动器A的使能端7输入引脚2内置驱动器A的逻辑控制使能端28逻辑地逻辑地9逻辑电源端逻辑控制电路的电源输入端为5V10输入引脚3内置驱动器B的使能端11使能端B内置驱动器B的使

7、能端12输入引脚4内置驱动器B的逻辑控制输入端213输出引脚3内置驱动器B的输出端1，接至电机B14输出引脚4内置驱动器B的输出端2，接至电机B15电流传感器A在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流4、三端稳压芯片78M0578M05是ST公司推出的三端中电流正固定电压稳压器，它具有过流过热关断保护功能。型号上的78表示正电压，M表示最大输出电流为0.5A，05表示输出电压是5V，芯片一般采用贴片的TO-220、D2-PAK形式封装，实物图如图10所示。图10.78M05实物图二、小车控制系统原理图如图11所示，系统

8、以IAP15W4K58S4为主控芯片，以红外光电传感器为小车进行循迹导航，红外测距传感器和超声波传感器保障小车的安全行驶，L298N驱动电机推进小车前进或者后退。图11.小车控制电路原理图原理图中CN端子为电压输入端，该端子接降压电路。由于各芯片的工作电压为5V，而电池供电电压为7.2V，所以需要经过降压电路，将7.