探析单片机的智能小车速度控制

王博+康德+郑智波

【摘要】 由于单片机的系统性能以及时间精度要求比较高，因而可以作为电动小车的控制核心。本文主要基于单片机系统条件下对智能小车的速度进行有效的控制与设计。

【关键词】 单片机 智能小车 速度控制 系统设计

伴随着我国社会经济的发展，我国汽车工业的发展规模也在不断的扩大，道路上的汽车如长龙一般在给人们出行带来便捷的同时也对人们生存的环境产生严重的污染[1]。为了减少污染，零污染零排放的智能化小车越来越受到人们的青睐。智能化的小车之所以会受到人们的欢迎，主要还是在于其獨特的功能性，智能小车能够自行的躲避障碍物，另外还能够对速度、路程以及时间等进行有效的显示[2]。为了对智能小车的速度进行有效的控制，本次试验主要采用单片机作为智能小车的控制中心，其驱动器的选择以直流电机为主，基于脉冲宽度调制技术基础下对智能小车的速度进行有效的控制与设计，其目的是提升智能小车的调速功能。

一、速度控制方案设计

为了提升智能小车的调速功能以及自行躲避障碍物的功能，本次研究选用车载电源作为智能小车的电池，其速度控制核心则选用单片机。利用红外光电传感器以及超声波对智能小车的避障功能进行有效的监测，并且利用L298N来显示单片机速度，如下图所示（图1）。为了更好的提升智能小车系统的静态功能，本次研究主要采用脉冲宽度调制技术加强对智能小车行驶速度的控制[3]。用于此次试验的单片机主要由五个部分组成，第一部分是计时模块，第二部分是电源模块，第三部分是自行循迹模块，第四部分是电机驱动模块最后一部分是自动避障模块，这五个部分是构成单片机的整体，缺一不可。想要对智能小车的速度进行调控设计必须要从这五个方面进行着手考虑。

二、脉冲宽度调制系统设计

脉冲宽度调制即PWM，主要是对开关固定频率的直流电源电压的脉宽进行调节进而对负载两端的电压平均值进行一定程度的改变，此种方法主要是对电压进行一定程度的调节。也就是说对脉冲宽度调制系统进行设计需要根据固定频率来对电源实行接通与断开操作，另外，需要根据实际的需求对固定电源的接通与断开的时间进行适度的调整。想要有效的控制电机的转动速度吗，必须要改变直流电机的平均值，如何改变直流电机的平均值？通过对电压占空比的改变来实现。基于脉冲宽度调制技术下，电机一旦通电，智能小车的速度机会增加，相反如果电机一旦断电，那么智能小车的速度也就会逐渐的降低。也就是说按照一定的规律对电极的接通与断开时间进行调整，就能够很好的控制电机的速度。

三、脉冲宽度调速优点分析

与其它的可控制的整流调速系统不同，脉冲宽度调速系统具备其他系统所不能比拟的优势，具体体现在以下三个方面：首先，具有高频率的开关，因此，想要获得比较小的直流电流完全可以借助电枢电感的滤波作用。除此之外，电流电枢具备一定的连续性，在运行的过程中速度能够保持在平稳的状态，因而可以对智能小车的速度进行较大范围的调控。如果电流的平均值相同，脉冲宽度调速系统下电动机损耗的热量要远远小于一般的可控整流调速系统；其次，脉冲宽度调速系统开关的频率比较高，想要获得比较宽的频带，需要与快速响应的电机进行有效的协调与配合，也就是说脉冲宽度调速系统具有较好的响应性能，其动态抗干扰能力也比较强。最后，基于脉冲宽度调速系统下，只有在开机的状态下，电子器件才能正常的运行，虽然智能小车的主电路的损耗比较小，但是其装置的效率却比较高。这些优势都是一般的可控整流调速系统不曾拥有的，在日常生活中也得到了有效的应用，因而越来越受到人们的青睐。

结语：总之，脉冲宽度调速系统在日常生活中的很多控制领域都得到了普遍的应用，特别是在直流电机的调速中应用的更加科学合理，不仅如此，采用单片机的来对脉冲宽度速系统的信号进行编程比用硬件编程更为简单便捷。本次试验主要探究的是智能小车速度的控制与设计，虽然试验研究比较多，但是缺乏实际的操作，因而还需要进行深入的探讨智能小车是极具前沿性的研究课题，随着生态经济的发展，智能小车的应用范围越来越广。当前对于智能小车的各项研究都还停留在初级阶段，想要实现小车的完全智能化，还需要进行不断的研究。

参 考 文 献

[1]徐开芸，韦树成，汪木兰，丁左武. 基于AVR单片机的太阳能智能小车控制系统设计[J]. 机电产品开发与创新，2010，01：141-143.

[2]张剑枢，马晓冬，刘志国，金文海，赵洪波，赵智慧. 基于单片机的声音循迹智能小车控制系统设计[J]. 中国新技术新产品，2010，15：2.

[3]林道宇，刘有元，伍蛟，邓本再，马洪江. 基于S12X单片机智能小车控制系统设计[J]. 电子技术，2013，09：53-55.