基于凌陽16位單片機(jī)的智能車設(shè)計(jì)

引言

　　輪式小車是智能小車機(jī)械結(jié)構(gòu)的主體部分，由車身、輪子、變速器、傳動(dòng)軸等結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成。輪式小車還包括提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)器，用來收集智能小車的自身狀態(tài)信息或外部環(huán)境信息，并對(duì)多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合，動(dòng)態(tài)調(diào)整小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在一定條件下的自主行駛。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　圖1是智能車總體的設(shè)計(jì)方案及組成原理。微處理器采用了16位SPCE061A單片機(jī)，以此為核心設(shè)計(jì)了紅外傳感模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、PI控制器及相關(guān)的顯示指示模塊。

　　圖1 智能車總體的設(shè)計(jì)方案

　　輪式小車機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　智能小車機(jī)械結(jié)構(gòu)包括車輪、車身、轉(zhuǎn)向舵機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。小車車身主體由2mm厚的有機(jī)玻璃組成。小車有三個(gè)車輪，其中后面的兩輪為驅(qū)動(dòng)輪，分別有獨(dú)立的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　若直接將直流電機(jī)輸出軸連接小車的輪胎，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏小、小車的動(dòng)力差等缺點(diǎn)，采用PWM直流電機(jī)調(diào)速方法又會(huì)使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩在原有壓降的基礎(chǔ)上又有所下降。為了解決轉(zhuǎn)矩速度之間的矛盾，筆者設(shè)計(jì)了二級(jí)定軸輪系轉(zhuǎn)動(dòng)減速裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

　　圖2 減速機(jī)構(gòu)原理圖

　　其中齒輪均為圓柱直齒輪。若主動(dòng)軸用1表示，末輪以K表示，輪速為ω，圓柱直齒輪嚙合次數(shù)為m，則上述輪系機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比ilk為

(1)

　　此處電機(jī)輸出軸是主動(dòng)軸，車體輪胎是從動(dòng)軸。

　　其中一級(jí)變速主動(dòng)輪齒數(shù)Z1主=11，從動(dòng)輪齒數(shù)Z1從=35;二級(jí)變速主動(dòng)輪齒數(shù)Z2主=11，從動(dòng)輪齒數(shù)Z2從=40;圓柱直齒輪嚙合次數(shù)為m=2。可以計(jì)算出ilk=11.5。