基于FPGA的智能小車(chē)設計
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1．3 動(dòng)力及轉向系統
本小車(chē)有左右輪兩個(gè)電機及龜機驅動(dòng)。驅動(dòng)電路采用了CT Microelecttonics公司的大功率直流電機驅動(dòng)芯片L298，最高支持50 V電壓，最大電流為5 A，滿(mǎn)足大功率電動(dòng)機的要求，外圍電路簡(jiǎn)單，同時(shí)，由于該芯片為雙路結構，分別控制左右電動(dòng)機，增加了電路的可靠性，減少了復雜性。電機控制采用PWM脈沖寬度調制方式來(lái)控制汽車(chē)的前進(jìn)速度。由NiosⅡCPU寫(xiě)入控制字，可得到不同占空比的PWM驅動(dòng)信號，此PWM信號送入電機驅動(dòng)芯片的控制端來(lái)調節速度。
1．4 小車(chē)自動(dòng)避障系統
小車(chē)自動(dòng)避障系統采用Verilog HDL語(yǔ)言編寫(xiě)驅動(dòng)電路。該模塊(見(jiàn)圖2中的MOTOR)和一個(gè)數據選擇器(見(jiàn)圖2中的select_2)相連來(lái)實(shí)現自動(dòng)避障與人工遙控之間的切換。當小車(chē)上NiosⅡCPU的SEL管腳輸出低電平時(shí)，數據選擇器將把該模塊的輸出作為電機的控制指令。這樣設計的好處在于設計具有響應迅速，不需要NiosⅡCPU參與，提高了CPU處理濕度、溫度數據并控制無(wú)線(xiàn)模塊收發(fā)數據的效率。該邏輯電路的工作原理是根據紅外傳感器發(fā)回來(lái)的數據，經(jīng)過(guò)邏輯判斷來(lái)控制電機的工作狀態(tài)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162206.htm
1．5 小車(chē)的人工控制
小車(chē)的人工控制和自動(dòng)避障之間的轉換由一個(gè)數據選擇器控制，當小車(chē)上NiosⅡCPU的SEL管腳輸出高電平時(shí)，數據選擇器將把無(wú)線(xiàn)模塊所發(fā)送過(guò)來(lái)的指令作為電機的控制指令，實(shí)現了對小車(chē)的無(wú)線(xiàn)控制。
1．6 溫度和濕度測量
在溫度測量系統中，采用抗干擾能力強的新型數字溫度傳感器DS18B20，該系統設計中將DS18B20的1，3引腳分別接于FPGA板的GND和+3．3 V管腳，2引腳接FPGA的I／O腳，傳輸控制及數據信號。DS18B20最高可用12位表示溫度值，最高5位為符號位。
采用HS1101濕度傳感器，具有響應速度快，工作溫區寬(-40～+100℃)，測量范圍大(0％～100％RH)，可靠性高，穩定性好，功耗低，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理為：用HS1101傳感器與TLC555構成多諧振蕩器，HS1101傳感器內部電容會(huì )隨濕度的變化而變化，從而使輸出頻率發(fā)生變化。編寫(xiě)VHDL程序在FPGA設計一個(gè)頻率計可精確的測出頻率值，通過(guò)輸出頻率與濕度的關(guān)系便可得到濕度值。
1．7 無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統
系統采用PTR4000無(wú)線(xiàn)嵌入式模塊，工作頻率為2．4 GHz，最高工作速率可達1 Mb／s，高效GMSK調制，且有CRC檢錯功能。具有低功耗，抗干擾能力強，體積小等優(yōu)點(diǎn)。主要有三種工作模式，分別為：配置模式、ShockBurst發(fā)送模式和ShockBurst接收模式。
2 軟件設計和調試
采用NiosⅡ進(jìn)行C語(yǔ)言編程。NiosⅡ集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)是NlosⅡ系列嵌入式處理器的基本軟件開(kāi)發(fā)工具。所有軟件開(kāi)發(fā)任務(wù)都可以在NiosⅡIDE下完成，包括編輯、編譯和調試程序。NiosⅡIDE是基于開(kāi)放式的、可擴展Eclipse IDE project工程以及EclipseC／C++開(kāi)發(fā)工具(CDT)工程，NiosⅡIDE為GCC編譯器提供了一個(gè)圖形化用戶(hù)界面，可以支持標準C。NiosⅡIDE編譯環(huán)境自動(dòng)地生成一個(gè)基于用戶(hù)特定系統配置(SoPC Builder生成的SoPC文件)的makefile，有利于程序的開(kāi)發(fā)。
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