光电四轮智能车的驱动模块的设计与实现【字数：11795】
摘 要本系统以13届“恩智浦”智能车竞赛为背景，针对光电四轮智能车的单电机硬件驱动模块的设计与实现。电路设计的主要为电机驱动模块和电源电路的设计。电机的驱动模块主要分为驱动和信号隔离两部分,采用集成电路大功率半桥驱动芯片BTN7971B和高速光耦HCPL2630芯片，保证对电机的控制同时对核心板进行保护。电源由电池组供电，通过稳压芯片电源电路的合理分配和设计，使得整电路系统可靠稳定工作，保证智能小车稳定完成跑道任务。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能车的背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题的背景 2
1.4本论文的主要工作 3
第二章 系统框架与驱动模块设计方案 4
2.1智能车系统框架 4
2.2驱动模块的设计框架 5
2.2.1驱动模块的主要功能 5
2.2.2驱动模块框架 6
第三章 驱动模块的设计 8
3.1电源电路的设计 8
3.1.1 7.2V供电模块电路设计 8
3.1.1 5V供电模块电路设计 8
3.1.3 3.3V供电模块电路设计 10
3.2隔离电路设计 10
3.2.1 隔离电路的原理 10
3.2.2隔离电路的设计 11
3.3 驱动电路设计 12
3.3.1 驱动电机的原理 12
3.3.2 驱动电路的设计 12
3.4 驱动模块的整体设计及测试 15
3.5本章小结 16
第四章 机械外观设计 17
4.1总体机械结构 17
4.2舵机的安装 18
4.3电池的安装 18
4.4电路板的安装 19
4.5摄像头的安装 20
4.6编码器的安装 20
4.7前轮定位的调整 21
4.7.1主销后倾 21
4.7.2主销内倾 22
4.7.3前轮前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
束 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A: 驱动板的原理图 26
附录B: 驱动板的PCB图 27
第一章 绪论
1.1智能车的背景与意义
随着社会经济的迅速发展，全世界范围内的家庭基本上都拥有了家庭汽车，汽车的便利性为社会交通提供新的方式同时为人们的生活环境带来新的变化。然而，汽车在为人们带来方便的同时，也对社会产生了不少不良的影响。随着汽车的增加，交通上的各种矛盾也随之严重，比如交通拥挤，交通事故的频发，影响人们的出行不便和威胁人们公共的安全，同时由于汽车尾气的排放量的增加，造成了环境污染和全球变暖趋势加重，更为严重的问题是造成的资源短缺和浪费，全世界范围内能源问题随着各个国家的发展变得越来越严重了，问题的频发，就需要资金投入去解决各种问题，因此造成经济的损失也非常巨大。以目前的汽车化发展速度，人们对汽车的安全性提高，道路交通事故的减少是全人类都迫切关注的社会问题与科学技术进步所带来问题。
同时在科技飞速的发展下，特别是近年来自动控制，人工智能，通信技术，传感技术，信息数据处理技术和计算机的快速发展，以及对人们对交通的便捷性和自动性的需求日益增大，近年来，电动智能车辆在世界范围内迅速发展起来，依目前的趋势，电力智能车辆会逐渐发展成未来的交通主体，满足人们对交通便利性和节能性的需求 ，电力智能车辆具有非常广阔发展前景和应用，电动智能车辆作为智能交通系统的重要组成部分。是二十一世纪交通 运输系统革新的主要方向，已被世界各国所重视。而且传统的汽车行业的所带来的各种问题，电力智能车辆是非常好的解决出路。基于车联网的智能车交通系统，汽车的自动性大大增强，人作为司机的角色可以完全从交通控制系统中脱离出来，从而减少了交通事故人员的风险。同时解决了交通拥挤的状况，而且发展电动智能车能够对目前世界上遇到的能源危机和环境问题得到缓解。所以发展智能车辆的意义重大[4]。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
智能车辆的开发与研究，能够从本质上去改变现行汽车技术与汽车的体系结构。满足了人们对汽车便利性，自动性和舒适性的需求。同时伴随着科学技术的快速发展，国内外的各研究所、高校、传统的汽车巨头以及IT公司都纷纷投入对智能车辆的研究与开发，并开始投用使用。而相对来说，国外对智能车辆的开发起步的比较早，而且近年来，无人驾驶技术，研究与开发速度惊人，大部分国家已经允许智能车辆在公路上行驶。各公司已经开始达到量产的级别。
2012年，谷歌公司发布声明讲其公司已经开发出无人驾驶智能车并在计算机技术的辅助控制下可以达到安全行驶。同时获得了美国内华达州的无人驾驶牌照，这使得了谷歌公司的智能车可以上路行驶。谷歌公司之所以在无人驾驶领域取得如快速的成绩，这与本身作为公司巨头密切相关。其中谷歌公司智能车采用的技术包括计算机技术，环境的检测技术以及雷达定位等技术。
2013年德国的博世公司推出一款全新的三维立体视频摄像头应用于智能汽车的领域，而且这项技术已经得到应用[14]。摄像头通过对周围环境路况进行信息采集，得到数据信息做精确的分析处理，智能车对路面情况和智能车的行驶路线做出选择，提高了智能车的安全性。
1.2.2国内研究现状
相比于国外的情况，国内的智能车辆的研究起步的比较晚，但也取得了一定的成果，而且更多的集中在一些比较重点的国内高校。
在国内清华大学是研究智能车辆的重要高校之一，对智能车的自主避障行驶和导航定位进行非常多的研究，并成功研发出清华V型智能车，可以在公路上以一定的速度行驶。国防科技大学研发出第四代的无人驾驶智能车，速度最高可以达到75km/h,并在2011年7月，在长沙到武汉的高速公路进行了无人驾驶的试验，最终取得了非常好的效果。上海交通大学承接欧盟ICT计划的智能车项目，研发出CyberC3一系列智能车辆，使用了激光雷达，卫星导航定位，视觉处理等多种技术。目前全国各高校正在不断探索智能车的研发，学习国外的先进技术。包括腾讯公司在内的国内的很多互联网公司，以及华为公司采用与传统汽车巨头合作的方式，加大力度对无人驾驶的研发。我国的智能车技术相比欧美一些发达国家，还远远落后，我国要实现智能车良好和全面发展要加大资金的投资和政策的支持，所以我国的智能车发展还有很长的要走[11]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能车的背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题的背景 2
1.4本论文的主要工作 3
第二章 系统框架与驱动模块设计方案 4
2.1智能车系统框架 4
2.2驱动模块的设计框架 5
2.2.1驱动模块的主要功能 5
2.2.2驱动模块框架 6
第三章 驱动模块的设计 8
3.1电源电路的设计 8
3.1.1 7.2V供电模块电路设计 8
3.1.1 5V供电模块电路设计 8
3.1.3 3.3V供电模块电路设计 10
3.2隔离电路设计 10
3.2.1 隔离电路的原理 10
3.2.2隔离电路的设计 11
3.3 驱动电路设计 12
3.3.1 驱动电机的原理 12
3.3.2 驱动电路的设计 12
3.4 驱动模块的整体设计及测试 15
3.5本章小结 16
第四章 机械外观设计 17
4.1总体机械结构 17
4.2舵机的安装 18
4.3电池的安装 18
4.4电路板的安装 19
4.5摄像头的安装 20
4.6编码器的安装 20
4.7前轮定位的调整 21
4.7.1主销后倾 21
4.7.2主销内倾 22
4.7.3前轮前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
束 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A: 驱动板的原理图 26
附录B: 驱动板的PCB图 27
第一章 绪论
1.1智能车的背景与意义
随着社会经济的迅速发展，全世界范围内的家庭基本上都拥有了家庭汽车，汽车的便利性为社会交通提供新的方式同时为人们的生活环境带来新的变化。然而，汽车在为人们带来方便的同时，也对社会产生了不少不良的影响。随着汽车的增加，交通上的各种矛盾也随之严重，比如交通拥挤，交通事故的频发，影响人们的出行不便和威胁人们公共的安全，同时由于汽车尾气的排放量的增加，造成了环境污染和全球变暖趋势加重，更为严重的问题是造成的资源短缺和浪费，全世界范围内能源问题随着各个国家的发展变得越来越严重了，问题的频发，就需要资金投入去解决各种问题，因此造成经济的损失也非常巨大。以目前的汽车化发展速度，人们对汽车的安全性提高，道路交通事故的减少是全人类都迫切关注的社会问题与科学技术进步所带来问题。
同时在科技飞速的发展下，特别是近年来自动控制，人工智能，通信技术，传感技术，信息数据处理技术和计算机的快速发展，以及对人们对交通的便捷性和自动性的需求日益增大，近年来，电动智能车辆在世界范围内迅速发展起来，依目前的趋势，电力智能车辆会逐渐发展成未来的交通主体，满足人们对交通便利性和节能性的需求 ，电力智能车辆具有非常广阔发展前景和应用，电动智能车辆作为智能交通系统的重要组成部分。是二十一世纪交通 运输系统革新的主要方向，已被世界各国所重视。而且传统的汽车行业的所带来的各种问题，电力智能车辆是非常好的解决出路。基于车联网的智能车交通系统，汽车的自动性大大增强，人作为司机的角色可以完全从交通控制系统中脱离出来，从而减少了交通事故人员的风险。同时解决了交通拥挤的状况，而且发展电动智能车能够对目前世界上遇到的能源危机和环境问题得到缓解。所以发展智能车辆的意义重大[4]。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
智能车辆的开发与研究，能够从本质上去改变现行汽车技术与汽车的体系结构。满足了人们对汽车便利性，自动性和舒适性的需求。同时伴随着科学技术的快速发展，国内外的各研究所、高校、传统的汽车巨头以及IT公司都纷纷投入对智能车辆的研究与开发，并开始投用使用。而相对来说，国外对智能车辆的开发起步的比较早，而且近年来，无人驾驶技术，研究与开发速度惊人，大部分国家已经允许智能车辆在公路上行驶。各公司已经开始达到量产的级别。
2012年，谷歌公司发布声明讲其公司已经开发出无人驾驶智能车并在计算机技术的辅助控制下可以达到安全行驶。同时获得了美国内华达州的无人驾驶牌照，这使得了谷歌公司的智能车可以上路行驶。谷歌公司之所以在无人驾驶领域取得如快速的成绩，这与本身作为公司巨头密切相关。其中谷歌公司智能车采用的技术包括计算机技术，环境的检测技术以及雷达定位等技术。
2013年德国的博世公司推出一款全新的三维立体视频摄像头应用于智能汽车的领域，而且这项技术已经得到应用[14]。摄像头通过对周围环境路况进行信息采集，得到数据信息做精确的分析处理，智能车对路面情况和智能车的行驶路线做出选择，提高了智能车的安全性。
1.2.2国内研究现状
相比于国外的情况，国内的智能车辆的研究起步的比较晚，但也取得了一定的成果，而且更多的集中在一些比较重点的国内高校。
在国内清华大学是研究智能车辆的重要高校之一，对智能车的自主避障行驶和导航定位进行非常多的研究，并成功研发出清华V型智能车，可以在公路上以一定的速度行驶。国防科技大学研发出第四代的无人驾驶智能车，速度最高可以达到75km/h,并在2011年7月，在长沙到武汉的高速公路进行了无人驾驶的试验，最终取得了非常好的效果。上海交通大学承接欧盟ICT计划的智能车项目，研发出CyberC3一系列智能车辆，使用了激光雷达，卫星导航定位，视觉处理等多种技术。目前全国各高校正在不断探索智能车的研发，学习国外的先进技术。包括腾讯公司在内的国内的很多互联网公司，以及华为公司采用与传统汽车巨头合作的方式，加大力度对无人驾驶的研发。我国的智能车技术相比欧美一些发达国家，还远远落后，我国要实现智能车良好和全面发展要加大资金的投资和政策的支持，所以我国的智能车发展还有很长的要走[11]。
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