智能小车驱动电路的设计及应用
摘 要本文设计了两种小车驱动的电路，其一是搭载了场效应管的H桥式驱动电路，另二是搭载了半桥BTN7971b芯片的驱动电路。之后我们会用软件进行原理图绘制，PCB板绘制，PCB板制作，焊接调试，然后在得出结论，给今后制作小车起到了一定的参考作用。本文还将详细介绍驱动电路中关键元器件的作用，并附详细的PCB电路板的绘制过程。最后开始PWM调制，争取测试出理想的效果，为后续工作起到参考作用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能小车的意义和作用 1
1.2当今国内外智能小车发展趋势 2
第二章 驱动电路的分析 4
2.1 H桥式驱动电路 4
2.2半桥驱动芯片电路 7
2.3驱动小车电路 8
2.4驱动小车的改进 9
第三章 驱动电路的设计 10
3.1论文设计任务 10
3.2软件说明 11
3.3PCB板的设计绘制 12
3.3.1 原理图 13
3.3.2 PCB图 16
3.3.3 元器件清单 17
3.4 硬件介绍 18
第四章 制作安装与调试 20
4.1硬件制作 20
4.1.1 PCB半成品 20
4.1.2 PCB焊接 21
4.2 硬件调试 24
4.2.1 PWM调制 24
4.2.2 调试方法 24
4.3总结 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1智能小车的意义和作用
智能小车，也被称作轮式机器人，它的存在就是为了在那些人类无法工作的环境中工作，此项技术适用于无人驾驶，生产线，服务机器人，航空以及航天领域。作为20世纪自动化领域的革命技术，机器人已经和人类的生产活动密不可分，为了使智能小车处于最佳工作状态，选择和制作一个驱动电路是非常有必要的。
随着微型计算机，微电子技术的迅猛
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发展，人们对于智能化技术依赖加剧，所以就衍生出许多智能化产物，因此智能产物的应用范围也得到了极大的扩展。智能小车就是在这个大背景下所产生的极具代表性的产物，它集微电子，计算机，机械结构，传感器技术等多个技术于一身。而在当下，当今智能机器人技术的已经不可同日而语，发生了翻天覆地的变化，其实际应用已经涉及到考古，探测，国防等多个领域。由于其工作领域比人类的更加广阔，可以到人类无法到达的地方实施作业。因此，无人飞船，宇宙探测，自动化生产等等无不得益于机器人技术的发展。因为机器人的发展已经攀升到了科技前沿，所以一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛当做一个重要的课程实践来作为教学任务。从某种意义上来说，机器人技术所反映的是一个国家综合国力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有可能标志着未来机器人的发展方向，成为推动科技发展的关键。随着智能机器人技术的发展，全世界对于智能化技术的 研究也越来越受关注。在我国，每年的电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都会涉及到智能小车方面的题目，因此全国各大高校也都开始重视起对于该项目的研究，足可见其十分重要的研究意义。
在当今企业生产力和生产技术不断提高，对自动化技术要求不断加深的环境下，智能小车以及在智能小车的基础下衍生出来的产品已经逐渐的成为在自动化生产环节中的不可或缺的关键部分。企业在运用自动化生产后，可以最大化效率，自动化有着比人工更加高的效率和普遍较高的生产精度和产品质量。虽然短期内投入比较大，但是从长远来看，这是一个十分划算的交易。
智能小车，是一个具有环境感知，自动行驶，决策规划于一身的综合体，它集中的运用了传感，导航，通信等技术，是典型的高科技综合体。
1.2当今国内外智能小车发展趋势
智能小车在国外较早受到重视，所以国外研究的脚步就走在了世界的前列。在20世纪50年代，美国就率先研究出了世界上第一台自主引导车系统，到了80年代中后期，英国，法国，德国等其他发达国家都有了长足的进步，并且初有成果。到了90年代，智能车就已经开始了大规模，成熟，深入的系统研究了。世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，并且开始应用于各个领域，尤其是在太空探索和军事领域中得到了十分广泛的应用。在这个科技你追我赶的的时代，我国也紧追步伐并且开展了智能车的研究工作，来满足国内不同途径的用途需要。世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年 的历史。值得称道的就是美国和前苏联，他们是从20世纪60年代末期开始进行月球表面探测的。美国曾在19661968年间，向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997年，由美国JPL(全称为美国太空总署喷气推进实验室)研制的Sojourner号探测车成功的登上了火星。它的优越的性能验证了小型星球探测车未来的发展方向，并完成了一系列高难度的技术试验。2004年1月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在19591976年间，总共成功发射了两个月球探测车。并且圆满的完成了探测任务，取得了不俗的成果。相比与国外，我国对于智能车的研究就起步较晚，开始于20世纪80年代，而且大多数都是针对于某一单项技术的研究，所以我国在总体上是落后于发达国家的，无论是在技术上还是进度上，但是即便如此，我国的一汽集团与国防科技大学与2003年成功研制第一辆自主驾驶智能车，并在之后，上海交大，西安交大更是如雨后春笋般争先恐后。所以到目前，我国智能车研究技术仅仅追随着大部队的步伐，并且已经迈进了世界先进水平。
第二章 驱动电路的分析
2.1 H桥式驱动电路
H桥式电路是驱动直流电器中十分常见的电路，电路取名“H桥式驱动电路”就是因为它的电路形状酷似字母H。它是由4个三极管组成的并充当字母H的4条垂直腿，而位于中间的电机就是字母H中的横杠。H桥式电路如图21所示
图21?H桥式电机驱动电路
H桥式驱动电路中包含4个场效应管（也就是MOS管）和一个电机，若要使得电机运转，必须导通对角线上的一队MOS管，根据两种不同的导通情况，来使得电流从不同的方向流进电机，从而控制电机的转动方向。若想要中间的电机开始运转，所满足的条件就是让对角线上的一对三极管形成通路。如图21所示，当场效应管Q1和场效应管Q4产生通路时，电流就开始从正极经场效应管Q1由左至右流进电机，然后再由场效应管Q4流回到电源负极。按图中21正负极所示，该流向的电流将驱动电机产生转动。当场效应管Q1和场效应管Q4产生通路时，电流将由左至右流过电机，从而使得驱动电机按特定方向转动。当场效应管Q2和场效应管Q3产生通路时，电流将由右至左流过电机，从而让电机沿另一方向转动。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能小车的意义和作用 1
1.2当今国内外智能小车发展趋势 2
第二章 驱动电路的分析 4
2.1 H桥式驱动电路 4
2.2半桥驱动芯片电路 7
2.3驱动小车电路 8
2.4驱动小车的改进 9
第三章 驱动电路的设计 10
3.1论文设计任务 10
3.2软件说明 11
3.3PCB板的设计绘制 12
3.3.1 原理图 13
3.3.2 PCB图 16
3.3.3 元器件清单 17
3.4 硬件介绍 18
第四章 制作安装与调试 20
4.1硬件制作 20
4.1.1 PCB半成品 20
4.1.2 PCB焊接 21
4.2 硬件调试 24
4.2.1 PWM调制 24
4.2.2 调试方法 24
4.3总结 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1智能小车的意义和作用
智能小车，也被称作轮式机器人，它的存在就是为了在那些人类无法工作的环境中工作，此项技术适用于无人驾驶，生产线，服务机器人，航空以及航天领域。作为20世纪自动化领域的革命技术，机器人已经和人类的生产活动密不可分，为了使智能小车处于最佳工作状态，选择和制作一个驱动电路是非常有必要的。
随着微型计算机，微电子技术的迅猛
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发展，人们对于智能化技术依赖加剧，所以就衍生出许多智能化产物，因此智能产物的应用范围也得到了极大的扩展。智能小车就是在这个大背景下所产生的极具代表性的产物，它集微电子，计算机，机械结构，传感器技术等多个技术于一身。而在当下，当今智能机器人技术的已经不可同日而语，发生了翻天覆地的变化，其实际应用已经涉及到考古，探测，国防等多个领域。由于其工作领域比人类的更加广阔，可以到人类无法到达的地方实施作业。因此，无人飞船，宇宙探测，自动化生产等等无不得益于机器人技术的发展。因为机器人的发展已经攀升到了科技前沿，所以一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛当做一个重要的课程实践来作为教学任务。从某种意义上来说，机器人技术所反映的是一个国家综合国力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有可能标志着未来机器人的发展方向，成为推动科技发展的关键。随着智能机器人技术的发展，全世界对于智能化技术的 研究也越来越受关注。在我国，每年的电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都会涉及到智能小车方面的题目，因此全国各大高校也都开始重视起对于该项目的研究，足可见其十分重要的研究意义。
在当今企业生产力和生产技术不断提高，对自动化技术要求不断加深的环境下，智能小车以及在智能小车的基础下衍生出来的产品已经逐渐的成为在自动化生产环节中的不可或缺的关键部分。企业在运用自动化生产后，可以最大化效率，自动化有着比人工更加高的效率和普遍较高的生产精度和产品质量。虽然短期内投入比较大，但是从长远来看，这是一个十分划算的交易。
智能小车，是一个具有环境感知，自动行驶，决策规划于一身的综合体，它集中的运用了传感，导航，通信等技术，是典型的高科技综合体。
1.2当今国内外智能小车发展趋势
智能小车在国外较早受到重视，所以国外研究的脚步就走在了世界的前列。在20世纪50年代，美国就率先研究出了世界上第一台自主引导车系统，到了80年代中后期，英国，法国，德国等其他发达国家都有了长足的进步，并且初有成果。到了90年代，智能车就已经开始了大规模，成熟，深入的系统研究了。世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，并且开始应用于各个领域，尤其是在太空探索和军事领域中得到了十分广泛的应用。在这个科技你追我赶的的时代，我国也紧追步伐并且开展了智能车的研究工作，来满足国内不同途径的用途需要。世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年 的历史。值得称道的就是美国和前苏联，他们是从20世纪60年代末期开始进行月球表面探测的。美国曾在19661968年间，向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997年，由美国JPL(全称为美国太空总署喷气推进实验室)研制的Sojourner号探测车成功的登上了火星。它的优越的性能验证了小型星球探测车未来的发展方向，并完成了一系列高难度的技术试验。2004年1月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在19591976年间，总共成功发射了两个月球探测车。并且圆满的完成了探测任务，取得了不俗的成果。相比与国外，我国对于智能车的研究就起步较晚，开始于20世纪80年代，而且大多数都是针对于某一单项技术的研究，所以我国在总体上是落后于发达国家的，无论是在技术上还是进度上，但是即便如此，我国的一汽集团与国防科技大学与2003年成功研制第一辆自主驾驶智能车，并在之后，上海交大，西安交大更是如雨后春笋般争先恐后。所以到目前，我国智能车研究技术仅仅追随着大部队的步伐，并且已经迈进了世界先进水平。
第二章 驱动电路的分析
2.1 H桥式驱动电路
H桥式电路是驱动直流电器中十分常见的电路，电路取名“H桥式驱动电路”就是因为它的电路形状酷似字母H。它是由4个三极管组成的并充当字母H的4条垂直腿，而位于中间的电机就是字母H中的横杠。H桥式电路如图21所示
图21?H桥式电机驱动电路
H桥式驱动电路中包含4个场效应管（也就是MOS管）和一个电机，若要使得电机运转，必须导通对角线上的一队MOS管，根据两种不同的导通情况，来使得电流从不同的方向流进电机，从而控制电机的转动方向。若想要中间的电机开始运转，所满足的条件就是让对角线上的一对三极管形成通路。如图21所示，当场效应管Q1和场效应管Q4产生通路时，电流就开始从正极经场效应管Q1由左至右流进电机，然后再由场效应管Q4流回到电源负极。按图中21正负极所示，该流向的电流将驱动电机产生转动。当场效应管Q1和场效应管Q4产生通路时，电流将由左至右流过电机，从而使得驱动电机按特定方向转动。当场效应管Q2和场效应管Q3产生通路时，电流将由右至左流过电机，从而让电机沿另一方向转动。
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