嵌入式智能小车硬件设计.DOC

智能小车方案2 技术说明 2010年5月  目 录 1. 摘要 1 2. 智能小车总体概况 2 2.1. 概述 2 2.2. 作品智能小车 2 3. 嵌入式智能小车硬件设计 3 3.1. 硬件结构图 3 3.2. TQ2440开发板简介 3 3.3. 主要I/O口说明 4 3.4. 直流电机驱动模块 6 3.5. 寻迹模块 8 3.6. 无线通讯模块 10 3.7. 摄像头模块 10 4. 嵌入式智能小车软件设计 11 4.1. 软件整体设计 11 4.2. 驱动程序设计 11 4.3. 电机控制子程序 12 4.4. 循迹控制子程序 13 4.5. 无线通讯子程序 14 4.6. 摄像头控制子程序 15 4.7. 主程序流程图 16 5. 总结与体会 16 6. 参考书目 17 摘要 本智能小车采用三星公司的S3C2440芯片作为主板的控制核心，在嵌入式linux环境下，编写GPIO 口的驱动，并编写智能智能小车的应用程序。小车主板采用wifi无线方式与PC机相连，由PC机控制小车的运行与终止。通过光电发射接收组件能够实现小车的偱迹，利用PWM技术控制直流电机的前进速度和方向，此外还配有外置摄像头与主板cam接口相连可实现抓拍图像并识别，并将拍摄到的图像通过wifi方式发送给PC机。 关键词：ARM 嵌入式 linux S3C2440 智能 智能小车 循迹 wifi 摄像 智能小车总体概况 概述 “智能小车”采用以S3C2440为核心的天嵌TQ2440开发板和一块通用板为基础，经焊接相关控制芯片而成，无线通信则是利用PC机与无线路由器搭配环境平台共同实现的。具体请见软件控制电路。通过GPIO口检测信号，输出PWM信号控制直流电机的、前进、停止、左转和右转。与开发板cam接口相连的外置摄像头用来完成几个监测点处的抓拍图像。检测信号则利用五组红外发射和接收管，黑线时输出高电平，白线时输出低电平，从而最终实现智能小车的正确偱迹。 作品智能小车 嵌入式智能小车硬件设计 硬件结构图 TQ2440开发板简介 TQ2440开发板基于三星S3C2440芯片，如下图所示： 主要接口说明： 电源接口：输入电压不能大于7伏电压，标准电源试配器为5伏。 音频接口：红色为音频输入接口，另一个为音频输出接口。 USB接口：主要用于传输数据。 串口接口：串口接口主要是它能使PC机和开发板直接进行交换操作和数据传送，完成调试。SB 网卡接口：在启动操作系统后，接上无线网卡，就可以对小车发送无线信号。 J tag接口：J tag接口主要作用是当Nand Flash或 Nor Flash 中没有uboot时，使用J tag接口进行烧写。 主要I/O口说明 主控芯片为三星S3C2440芯片，如图： 主要用到的I/O口包括： 1. 用EINT3、EINT4口用来检测红外寻迹传感器反馈的信号。 2. 用nLED＿1、nLED＿2、nLED＿3、nLED＿4 GPIO口输出PWM信号来控制电机运动 直流电机驱动模块 电机驱动模块实物图 驱动板主要采用了L298N芯片，它具有带载能力强的特点。 L298N驱动原理图 驱动电路芯片外围电路主要用由二极管构成的电桥电路，两组电机 并联而成。 H桥控制方案 小车通过采用L298N芯片可以达到目的，整体控制方案如图 电机共有四4路PWM输出分别作为左右轮的驱动，而通过两路PWM输出可控制一个电机，两电机为并联即可。 L298N芯片内部结构如图 真值表如下所示： 当使能信号 ENABLE 为高时 输出才随输入变化，否则为高阻态，所以焊接时，ENABLE及VS均接VCC。 具体驱动过程为： 通过编程由控制芯片经PWM发出驱动信号，PWM输出作为L298N的输入，经L298N转换输出控制信号使电机转动，从而实现电动机的驱动。 PWM输出信号的高低则可以控制直流电机转速，当占空比大时，转速高，占空比小时，转速低，所以当PWM信号输出占空比为0时可控制电机的停止。 当左轮停止，右轮转时，小车左转。 当右轮停止，左轮转动时，小车右转。而两路PWM输出的正负顺序转换则可控制电机的正反转，进而控制小车的前进和后退。 寻迹模块 检测原理： 路径检测采用红外光电传感器组件（白色为发射管，黑色为接收管）如图所示： 根据不同颜色对红外光的反射率不同，白色很高，黑色很低。所以当发射管发出红外光线经白色线时，觉大部分都被黑色管接收，处于导通状态，输出