2025【物流搬运校车系统硬件设计案例综述2200字】.docx

物流搬运校车系统硬件设计案例综述

目录

TOC\o1-2\h\u12485物流搬运校车系统硬件设计案例综述 1

255421.1物流搬运小车电源电路设计 1

61491.2物流搬运小车传感器电路设计 2

90721.3物流搬运小车通信接口电路设计 3

63801.4物流搬运小车功率驱动电路设计 4

1781.5物流搬运小车整体电路设计 5

1.1物流搬运小车电源电路设计

任何的电子系统都需要供电，就像我们人都需要吃饭一样，这是必须的，在本次物流搬运小车的电源模块的设计中，我采用了5V直流供电，将电源接入到了各个芯片的对应引脚。本次物流搬运小车的电源模块如下图1.1所示。

图1.1物流搬运小车电源模块电路图

本小车电源模块的电源供电口采用USB接口，可以看到原理图中USB1的第一个引脚就是5V的电源脚，所以本小车采用USB线供电。当电源开关打开后，如果电源的指示灯DP1会亮起来，那么就表示该物流搬运小车的电源模块电路正常。其中本物流搬运小车通过5V直流电供电，但是本次物流搬运小车设计中选用stm32最小系统板，该最小系统板的最高电压为1.3V，这里就用到了最小系统板中的稳压芯片AMSS1117系列1.3V，如图2.4所示。将5V的直流电源转为1.3V的直流电源，在这里也作为了对小车主控芯片的保护电路。

图1.2stm32最小系统板稳压模块电路图

1.2物流搬运小车传感器电路设计

在各种各样的信息资源中，图像可以说是非常直观，并且可以说是信息含量非常丰富，而图像作为机器视觉的核心部分被广泛地应用在了各个领域内，如安防、探测等。而在本次物流搬运小车设计中，将选用OV2640摄像头模块作为小车的传感器模块去扫描识别AprilTAG。按照图像传感器的材料可以把摄像头分为两类：CCD和CMOS。

在目前CCD类型的摄像头被广泛地应用在数码相机上，它采用了非常特殊的一种半导体材料，并且通过按照矩阵排列的大量且相互独立的光敏元件组合而成。这类摄像头所拍摄的图像大多是对比度高且动态性好，但是其供电的电压高，一般都是需要工作电压在12V。在我们小车的运行中，电机在停止和启动时能够产生很大的冲击电流，如果采用这种类型摄像头可能会对12V的升压模块造成损伤。而且该类型的摄像头耗电会比较严重，可能会导致我们小车所扫描的AprilTAG图像不稳定。

CMOS类型的摄像头采用的也是一种能够感受光线变化的半导体，该类型摄像头的成像主要是通过CMOS的带正负电的晶体来实现。该类型的摄像头结构相对简单体积小，图像的稳定性很高，只要用一个单电源3V或者5V供电即可，其耗电比CCD类型低，但是CMOS类型的摄像头的动态性能却不如CCD类型摄像头。在物流搬运小车的运行中，摄像头所拍摄的图像可能会因小车的运动变得模糊，为了保证我们物流搬运小车的稳定性，我选择了稳定性较好的CMOS类型的摄像头模块OV2640。

作为本次物流搬运小车传感器模块的OV2640摄像头模块，它是一颗UXGA的图像传感器，最高帧可以达到15帧每秒。该摄像头模块支持许多自动控制的功能，并且支持图像压缩，前段采用了采光窗口，是一个高灵敏度、低电压的摄像头模块，非常适合嵌入式应用与开发，其原理图如下图1.3所示。

图1.3物流搬运小车传感器模块电路图

本次物流搬运小车传感器模块的PCB图如下图1.4所示。

图1.4物流搬运小车传感器模块PCB图

1.3物流搬运小车通信接口电路设计

本次物流搬运小车的通信接口的实现采用串口通信的方式来实现。串口是一个很常用的通信接口，有许多的产品和模块都使用了串口通信来进行收取和发送指令、传输数据，这样做的目的是为了让用户不需要去了解底层的实现原来，就可以很轻松的去使用串口通信的功能。

本次设计是让PYAI-K210开发板和stm32最小系统板进行串口通信，其中PYAI-K210开发板的串口我选择了IO6,I07串口引脚，其串口引脚如下图1.5所示。

图1.5PYAI-K210开发板串口引脚图

本次设计通过串口来实现PYAI-K210开发板和stm32实现通信，其电路接线图如下图1.6所示。

图1.6物流搬运小车串口通信接线图

1.4物流搬运小车功率驱动电路设计

在本次物流搬运小车的功率驱动电路中如果直接采用芯片GPIO的管脚去控制物流搬运小车的电机，可能会导致我们物流搬运小车驱动不起来甚至可能会导致芯片烧毁。为此本次设计选择搭建一个外部的驱动电路来驱动物流搬运小车的电机，驱动芯片选择TC1508S，TC1508S驱动芯片拥有一个双通道的直流马达驱动器，既可以驱动直流电机，也可以用来驱动步进电机。该驱动芯片拥有宽电压的工作范围，能够驱动前进、刹车等功能，拥有着很低的工作电流与待机电流。本次物流搬运