2 方案选择与论证

本智能小车主要由单片机最小系统、车体、直流电机驱动模块、超声波测距避障模块、 蓝牙无线通信模块组成，现就直流电机调速系统、PWM 调速工作方式、PWM 软件实现方式、 避障模块、车体做方案比较分析论证。

2。1 直流电机调速系统

目前直流电机调速系统的常用的有以下三种方案： 方案一：串电阻调速系统

采用数字电位器或者电阻网络来调整直流电动机的分压，从而实现调速的目的。但是 因为电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件的价格比较贵。最最主要的问题在 于一般的直流电动机的电阻很小，但电流却很大，分压不仅会降低效率并且实现也很困难。

方案二:继电器控制系统 采用继电器控制直流电动机的开或关，通过切换直流电动机的开关来对智能小车的速

度来进行调整。这个方案的优势在于电路比较简单，但缺点是继电器的响应时间较慢、机 械结构容易损坏、可靠性不高、寿命比较短。

方案三：脉宽调速系统文献综述

采用由 L298N 驱动模块来控制直流电机的速度，L298N 电机驱动器得特点是转速可调、 抗干扰能力强、具有过电压和过电流保护、可单独控制两台直流电机、可实现正反转、最 主要的是可实现 PWM 脉宽平滑调速。L298N 中有引脚 ENA、ENB 可用于输入 PWM 脉宽调制信 号对电机进行调速控制。

最后综合比较这三个方案，采用脉宽调速系统性价比更高，选择方案三。

2。2 PWM 调速工作方式

目前 PWM 调速工作方式常用的有以下两种方案：

方案一：双极性工作制。 双极性工作制是在一个脉冲周期内， 单片机两控制口各输

出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。 方案二：单极性工作制。 单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出

PWM 信号，两口的输出切换和对 PWM 的占空比调节决定电动机的转和转速。 最后比较这两个方案，由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的

小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了方案二单极性工作制。

2。3 PWM 软件实现方式

目前 PWM 软件实现方式常用的有以下两种方案： 方案一：采用软件延时方式，即让 CPU 产生空操作，以达到延时的目的

方案二：采用定时器作为脉宽调制的定时方式，该方式的优点在于产生的脉冲宽度极 其精准。

综合比较这两种方案，方案一占用 CPU 的资源，降低了 CPU 的效率，而方案二是采用 定时器来提高 PWM 脉冲，定时精确，而且不占用 CPU 资源，而且定时器可以独立运行，不 占用 CPU 资源，故最终采用方案二。

2。4 避障模块的选择比较

目前避障模块常用的有以下三种方案： 方案一：利用摄像、雷达等复杂方式测距避障，可以得到精确的距离，但本题并不要

求这么高的精确度，而且控制电路过于复杂，比较难以实现。 方案二：利用红外线传感器，电路简单，但受光线的影响较大，不可以测距。 方案三：利用超声波 HY-SRF05 模块。该模块利用超声波在空气中传播遇到障碍物返

回，然后通过计时来计算得到小车与障碍物的距离。 综上所述，通过三套方案的比较，方案一的精度很高，但本设计无需这么高的精度，

而且控制电路过于复杂，比较难以实现；方案二的电路简单，但受环光线的影响比较大， 而且不可以测距，不能很好的达到避障的目的；方案三与方案一相比较同样有很高的精度， 方案三的精度可以达到 3mm，而且结构比较简单，容易实现，与方案二相比较，它对环境 的要求很低，对于被测物体处于比较恶劣的环境下可以很好的适应，而且超声波模块的信 号处理可靠，故选择方案三。