电动小车最终方案版

二、硬件的设计与实现

1 、电动机 PWM 驱动模块的电路设计与实现

具体电路如图 2 所示。本电路采用的是基于 PWM 原理的 H 型驱动电路。采用 H 桥电路可以增加驱动能力，同时保证了完整的电流回路。

图 2 H 型驱动模块的设计

当

为高电平，

为低电平时， 为低电平，

、

管导通，

、

、

管截止，

、

电动机正转。当

为高电平时， 管截止，

管导通，电动机反转。电机工作状态切换时线圈会产生反向电流，通

过四个保护二极管 D1 、 D2 、 D3 、 D4 接入回路，防止电子开关被反向击穿。

采用 PWM 方法调整马达的速度，首先应确定合理的脉冲频率。脉冲宽度一定时，频率对电机运行的平稳性有较大影响，脉冲频率高马达运行的连续性好，但带负载能力差；脉冲频率低则反之。经试验发现，脉冲频率在 50Hz 以上，电机转动平稳，但智能车行驶时，由于摩擦力使电机转速降低，甚至停转。当脉冲频率在 10Hz 以下时，电机转动有明显的跳动现象，经反复试验，本车在脉冲频率为 15 ～ 20Hz 时控制效果最佳。为方便测量及控制，在实际中我们采用了 20Hz 的脉冲。

脉宽调速实质上是调节加在电机两端的平均功率，其表达式为：

式中 P 为电机两端的平均功率； 宽。

当 K=1 时，相当于加入直流电压，这时电机全速运转， K=0 时，相当于电机两端不加电压，电机靠惯性运转。 当电机稳定开动后，有

(f 为摩擦力 ) 则 所以，

；当

为电机全速运转的功率； K 为脉

由上式可知智能车的速度与脉宽成正比。 由上述分析，

、

这对控制电压采用了 20Hz 的周期信号控制，通

、

的切

过对其占空比的调整，对车速进行调节。同时，可以通过 换来控制电动机的正转与反转。

在实际调试中，我们发现由于桥式电路中四个三极管的参数不一致，使控制难度加大，因此我们用专用的电机驱动管 L298 构成。

图 3 L 298 内部电路

使用一片 L298 便可完成对两路电机的控制。

图 4 用 L298 实现双路电机驱动

驱动信号由单片机的 P1.1~P1.4 口输出，同时使用一片 74HC08 驱动 LED 完成行驶状态指示。

在工业控制系统中，单片机总要对控制对象实现操作，因此，在这