探析單片機的智能小車速度控制

王博+康德+鄭智波

【摘要】 由于單片機的系統性能以及時間精度要求比較高，因而可以作為電動小車的控制核心。本文主要基于單片機系統條件下對智能小車的速度進行有效的控制與設計。

【關鍵詞】 單片機 智能小車 速度控制 系統設計

伴隨著我國社會經濟的發展，我國汽車工業的發展規模也在不斷的擴大，道路上的汽車如長龍一般在給人們出行帶來便捷的同時也對人們生存的環境產生嚴重的污染[1]。為了減少污染，零污染零排放的智能化小車越來越受到人們的青睞。智能化的小車之所以會受到人們的歡迎，主要還是在于其獨特的功能性，智能小車能夠自行的躲避障礙物，另外還能夠對速度、路程以及時間等進行有效的顯示[2]。為了對智能小車的速度進行有效的控制，本次試驗主要采用單片機作為智能小車的控制中心，其驅動器的選擇以直流電機為主，基于脈沖寬度調制技術基礎下對智能小車的速度進行有效的控制與設計，其目的是提升智能小車的調速功能。

一、速度控制方案設計

為了提升智能小車的調速功能以及自行躲避障礙物的功能，本次研究選用車載電源作為智能小車的電池，其速度控制核心則選用單片機。利用紅外光電傳感器以及超聲波對智能小車的避障功能進行有效的監測，并且利用L298N來顯示單片機速度，如下圖所示（圖1）。為了更好的提升智能小車系統的靜態功能，本次研究主要采用脈沖寬度調制技術加強對智能小車行駛速度的控制[3]。用于此次試驗的單片機主要由五個部分組成，第一部分是計時模塊，第二部分是電源模塊，第三部分是自行循跡模塊，第四部分是電機驅動模塊最后一部分是自動避障模塊，這五個部分是構成單片機的整體，缺一不可。想要對智能小車的速度進行調控設計必須要從這五個方面進行著手考慮。

二、脈沖寬度調制系統設計

脈沖寬度調制即PWM，主要是對開關固定頻率的直流電源電壓的脈寬進行調節進而對負載兩端的電壓平均值進行一定程度的改變，此種方法主要是對電壓進行一定程度的調節。也就是說對脈沖寬度調制系統進行設計需要根據固定頻率來對電源實行接通與斷開操作，另外，需要根據實際的需求對固定電源的接通與斷開的時間進行適度的調整。想要有效的控制電機的轉動速度嗎，必須要改變直流電機的平均值，如何改變直流電機的平均值？通過對電壓占空比的改變來實現。基于脈沖寬度調制技術下，電機一旦通電，智能小車的速度機會增加，相反如果電機一旦斷電，那么智能小車的速度也就會逐漸的降低。也就是說按照一定的規律對電極的接通與斷開時間進行調整，就能夠很好的控制電機的速度。

三、脈沖寬度調速優點分析

與其它的可控制的整流調速系統不同，脈沖寬度調速系統具備其他系統所不能比擬的優勢，具體體現在以下三個方面：首先，具有高頻率的開關，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性，在運行的過程中速度能夠保持在平穩的狀態，因而可以對智能小車的速度進行較大范圍的調控。如果電流的平均值相同，脈沖寬度調速系統下電動機損耗的熱量要遠遠小于一般的可控整流調速系統；其次，脈沖寬度調速系統開關的頻率比較高，想要獲得比較寬的頻帶，需要與快速響應的電機進行有效的協調與配合，也就是說脈沖寬度調速系統具有較好的響應性能，其動態抗干擾能力也比較強。最后，基于脈沖寬度調速系統下，只有在開機的狀態下，電子器件才能正常的運行，雖然智能小車的主電路的損耗比較小，但是其裝置的效率卻比較高。這些優勢都是一般的可控整流調速系統不曾擁有的，在日常生活中也得到了有效的應用，因而越來越受到人們的青睞。

結語：總之，脈沖寬度調速系統在日常生活中的很多控制領域都得到了普遍的應用，特別是在直流電機的調速中應用的更加科學合理，不僅如此，采用單片機的來對脈沖寬度速系統的信號進行編程比用硬件編程更為簡單便捷。本次試驗主要探究的是智能小車速度的控制與設計，雖然試驗研究比較多，但是缺乏實際的操作，因而還需要進行深入的探討智能小車是極具前沿性的研究課題，隨著生態經濟的發展，智能小車的應用范圍越來越廣。當前對于智能小車的各項研究都還停留在初級階段，想要實現小車的完全智能化，還需要進行不斷的研究。

參 考 文 獻

[1]徐開蕓，韋樹成，汪木蘭，丁左武. 基于AVR單片機的太陽能智能小車控制系統設計[J]. 機電產品開發與創新，2010，01：141-143.

[2]張劍樞，馬曉冬，劉志國，金文海，趙洪波，趙智慧. 基于單片機的聲音循跡智能小車控制系統設計[J]. 中國新技術新產品，2010，15：2.

[3]林道宇，劉有元，伍蛟，鄧本再，馬洪江. 基于S12X單片機智能小車控制系統設計[J]. 電子技術，2013，09：53-55.