智能車硬件入門教程

智能車是一個復雜的系統(tǒng)工程，用到的硬件種類也是多種多樣的，那么，怎么才能 抓住精髓，以最快的速度入門呢？本文將會給出答案。

一輛小車，能跑起來，首先要有一個電機，其次要有一個能夠控制轉(zhuǎn)向的舵機；除 此之外，還應(yīng)該有一塊電池。讓我們從最簡單的電池說起。

組委會提供的電池有兩種，一種是博思威龍的，一種是香山紅葉的。兩種電池大同 小異，但是比賽時必須使用指定的電池，不能混用。這兩種電池供電電壓標稱為 7.2V， 實際上的空載電壓可以達到 8V 以上，所以供電部分是不能僅僅按照 7.2V 去設(shè)計的，比 較保險的做法是按照最高 9V 來設(shè)計。需要注意的是，廠家自帶的電池接口質(zhì)量是比較 差的田宮插頭，很容易松動，建議換成 T 插或者 XT60 接頭，這兩種接頭淘寶上均有銷 售。

平臺中，用到的都是最為簡單的直流電機，型號有 RS-380、540、RN-260 幾種。從馬力 來說，540 最優(yōu)，RS-380 其次，RN-260 最弱。當然，由于比賽是指定車模的，所以參賽 隊員通常沒有選擇的機會，所以了解一下就好�？刂齐姍C要用到電機的驅(qū)動器，常用的 有兩大類，一類是使用BTS7960、BTN7971 等現(xiàn)成的電機驅(qū)動集成電路，一類是使用大 功率的 MOS 管組成 H 橋。從理論效果上來說后者更佳，但是實際上對于智能車競賽來 說，兩者都是夠用的。感興趣的同學可以自行了解相關(guān)的電路，也可以從網(wǎng)上購買相關(guān) 的電路模塊研究學習。

對于電機驅(qū)動而言，通常都是由電池直接供電的，因為電流非常大，瞬時電流甚至 在 10A 以上，沒有任何的穩(wěn)壓電路能夠壓得住這么大的負載。這就帶來一個問題：當單 片機給出同樣的驅(qū)動信號時，電機的實際馬力會隨著電池電量的降低而減少。這時就需 要用到速度編碼器了。速度編碼器是利用光電原理檢測距離的裝置，一般以齒輪聯(lián)動的 方式安裝在電機附近。有了這個傳感器，讓單片機在單位時間內(nèi)檢測傳感器傳回的距離 信息，就可以推算得到小車的運行速度了。這時，單片機可以根據(jù)小車的實際速度控制 驅(qū)動信號，這時小車的速度就不再和電池的電量相關(guān)了。一般速度傳感器以歐姆龍的為 主，也有淘寶的智能車店家自行設(shè)計的產(chǎn)品。如果對這方面感興趣，也可以自行查閱相 關(guān)的資料，做更深更細致的工作。

相比之下，控制轉(zhuǎn)向的舵機就要簡單一些了。因為舵機的電流不是很大，一般的穩(wěn) 壓電路是可以使用的。舵機的種類比較少，主要有 S3010和 SD-5 兩種型號。與電機一 樣，這部分通常也是規(guī)則指定的，參賽隊只能使用規(guī)定的產(chǎn)品。舵機的控制端一般只有 一個，采用 PWM 波控制。在電路方面，如果想讓舵機性能更優(yōu)異，就需要在供電方面 達到舵機所需的最高工作電壓。對于 S3010 來說，就是 6V。對于 7.2V 的電池來說，僅 僅使用穩(wěn)壓電路是很難保證 6V 供電的，因為穩(wěn)壓芯片都是存在壓降的。這里作者推薦 TPS63060 自動升降壓芯片，感興趣的同學可以自行了解。

定的工作電壓。一般來說，最常用的 LDO 穩(wěn)壓芯片是 AMS1117/LM1117。可以產(chǎn)生多種 不同的電壓，供電能力不錯，價格便宜，使用簡單。缺點是壓降比較大。此外，SPX3940 也是不錯的選擇，可以考慮。

單片機同樣也是硬件的一部分。我們推薦使用組委會提供的 K60-SEU 核心板。K60 單片機是組委會精心挑選過的，在所有比賽允許使用的單片機當中性能出眾、資源豐富， 足以勝任智能車的制作。相關(guān)的輸入輸出設(shè)備，我們推薦如下幾種。一是 EC11編碼器， 可以實現(xiàn)一個基本的類iPod classic 的旋轉(zhuǎn)式界面操作（支持旋轉(zhuǎn)和點擊），同時十分節(jié) 省空間；二是 LED燈，可以反饋單片機的信息，可謂調(diào)車必備；三是蜂鳴器，可以在車 輛的運行過程中提供車輛狀態(tài)的實時反饋；四是 OLED屏幕，用于小車的臨場配置。OLED 屏幕推薦使用 128*64 分辨率、0.96 寸的 7 線 SPI 屏幕，體積小，反應(yīng)快，最重要的是， 可以直接插在我們的核心板上，在電路上無需任何特殊的設(shè)計；五是藍牙串口模塊，可 以無線傳輸小車運行過程中的實時數(shù)據(jù)，有助于分析車輛的各種疑難雜癥。同學們可以 根據(jù)自己的能力水平選擇這些外設(shè)，相信會帶來很大的幫助。上述設(shè)備淘寶上均有銷售， 價格也很親民。

加速度計和陀螺儀是相對比較進階的裝置了。對于四輪車來說不太用得到（作者本 人的國賽賽車上也沒有使用），但對于直立車模來說是必備的，主要用來調(diào)整車身的姿 態(tài)。電路硬件部分比較簡單，網(wǎng)上有很多參考資料，選型方面最常用的有 MPU6050、 MMA8451 等等。從性能上來說，陀螺儀數(shù)據(jù)相對更穩(wěn)定一些，加速度計抖動會很嚴重， 通常需要用到卡爾曼濾波。對直立車感興趣的同學可以深入研究，而對于一般的四輪車 來說，這部分可以暫時略過，校賽上作用不是很大。

對于電磁、電軌等非光線敏感型組別來說，最后一個要提到的就是磁鐵傳感器了。 因為在比賽規(guī)則中規(guī)定，起點處有一顆永磁體，需要車模感應(yīng)到后自動停車，否則會加 罰一秒。最常用的器件有兩類，一類是干簧管，一類是無極性的霍爾元件，比如 HAL145。 具體的電路在此略去，在淘寶店鋪購買時一般都會提供的。

至此，最通用的一些必備的硬件的器件就介紹完了，繼續(xù)介紹就將是具體的路面信 息傳感器了。相信同學們對智能車通用平臺也有了一個最基本的認識。最后祝各位調(diào)車 愉快，取得好成績！