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硬件设计

发布时间:2012/6/16 19:41:20 访问次数:591

    本小车以Atmega16为主控制单元,采用成品超声LMV7219M5X波模块为检测单元,以PWM为电机控制方式,总体硬件框架如图2所示。
    主控制单元Atmega16是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周
期指令执行时间,Atmega16的数据吞吐率高达IMIPS/MHz,从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾。该高性能单片机完全符合本设计的要求,其最小系统原理图如图3肝示,图中元器件说明见表1。
    按照模块化设计思想,本文将最小系统制作成单独模块,其最终实物如图4所示。超声波模块采用批量生产的成品模块,大大降低了设计难度及制作成本。
    超声波模块具有如下特点:
    1超微型尺寸,只相当于两个发射与接收头的面积。

    2.模块上有LED指示,方便观察和测试。
    该模块的操作方法如下:
    外部控制器在TRIG引脚上加载至少10Us的低电平信号,然后加载高电平信号,此时开始测量。模块会自动发送8个40kHz的方波,自动检测是否有信号返回。当有信号返回,模块会自动加载低电平信号到ECHO弓I脚上。从加载TRIG引脚高电平信号开始到ECHO引脚输出低电平信号之间的间隔时间就是超声波从发射到返回的时间。因此测试距离即为该间隔时间与声速乘积的一半。当前方无测量物或测量物距离超过模块最大测量距离(1500mm)时,ECHO引脚电平将不会产生变化。此时需要外部控制器自身做超时判断,超时时间一般为lOms.
    底板实现各个模块的连接、电机驱动以及电平转换等功能,采用热转印方式制作,原理图如图5所示,图中元器件说明见表2。
    小车车身与车轮都使用铝合金制作,车轮上套有塑胶圈,以增加摩擦力。小车采用三轮结构,前两轮由两个小功率直流电机驱动,后轮由一个万向轮作随动。
    电源采用可充动力锂电池,输出电压7.4V,电池容量1000mAh,放电倍率15C。
    控制电路板使用铜柱与螺母安装在小车车身上,完成组装后的实物如图6所示。

             

    本小车以Atmega16为主控制单元,采用成品超声LMV7219M5X波模块为检测单元,以PWM为电机控制方式,总体硬件框架如图2所示。
    主控制单元Atmega16是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周
期指令执行时间,Atmega16的数据吞吐率高达IMIPS/MHz,从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾。该高性能单片机完全符合本设计的要求,其最小系统原理图如图3肝示,图中元器件说明见表1。
    按照模块化设计思想,本文将最小系统制作成单独模块,其最终实物如图4所示。超声波模块采用批量生产的成品模块,大大降低了设计难度及制作成本。
    超声波模块具有如下特点:
    1超微型尺寸,只相当于两个发射与接收头的面积。

    2.模块上有LED指示,方便观察和测试。
    该模块的操作方法如下:
    外部控制器在TRIG引脚上加载至少10Us的低电平信号,然后加载高电平信号,此时开始测量。模块会自动发送8个40kHz的方波,自动检测是否有信号返回。当有信号返回,模块会自动加载低电平信号到ECHO弓I脚上。从加载TRIG引脚高电平信号开始到ECHO引脚输出低电平信号之间的间隔时间就是超声波从发射到返回的时间。因此测试距离即为该间隔时间与声速乘积的一半。当前方无测量物或测量物距离超过模块最大测量距离(1500mm)时,ECHO引脚电平将不会产生变化。此时需要外部控制器自身做超时判断,超时时间一般为lOms.
    底板实现各个模块的连接、电机驱动以及电平转换等功能,采用热转印方式制作,原理图如图5所示,图中元器件说明见表2。
    小车车身与车轮都使用铝合金制作,车轮上套有塑胶圈,以增加摩擦力。小车采用三轮结构,前两轮由两个小功率直流电机驱动,后轮由一个万向轮作随动。
    电源采用可充动力锂电池,输出电压7.4V,电池容量1000mAh,放电倍率15C。
    控制电路板使用铜柱与螺母安装在小车车身上,完成组装后的实物如图6所示。

             

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