<p><em>  1、描述 <span class="colour" style="color:rgb(24, 24, 24)">武汉理工大学第十三届电子设计大赛校三等奖，项目组成员：王堰阳 、金煜航 、沈嘉和</span> <span class="colour" style="color:rgb(24, 24, 24)"></span> <span class="colour" style="color:rgb(24, 24, 24)"></span></em>  2、文档</p> <ul> <li>根据题目要求，需要显示，WIFI，矩阵键盘，超声波发射接收器以及直流电机等外设，用键盘控制电机的反转，加减速，检测电流检测模块的电平信号，超声波发射接收器采集的数据来计算物体当前位置，通过单片机，利用编码器和电流反馈方式进行电机速度控制与转速测量，并通过数码管显示数据用WIFI模块传至PC端。 1.2方案分析与比较 1.2.1动力电源设计方案选择 方案一：使用2N5551三极管、二极管等原件配合单片机PWM输出实现Boost电路，完成12VDC升压至15VDC的需求。为了实现不同负载下的稳压输出，本方案还需配合低阻值采样电阻、ADC构成电压信号反馈回路，并配合单片机程序对于输出的PWM进行动态的占空比调节。本方案对单片机程序的要求较高，且分立元件相较集成电路而言，电路的各个器件参数的精度较低，需要较长时间的调试。 方案二：使用XLSEMI的XL6019开关电流升压/升降压型DC-DC转换器。XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，能够有效地替代单片机的PWM输出和控制程序，简化电路设计。XL6019的PWM 控制环路可以调节占空比从 0~90%之间线性变化。XL6019内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能，具有较好的电路安全性。同时，该集成电路被广泛应用于车载适配器、电动车电源等电路中，对感性负载具有较好的适应性。 综合考虑，本系统选择方案二。 1.2.2辅助电源设计方案选择 方案一：采用LM7805三端稳压集成电路，所需外围元件少，电路简单，输入阻抗高，输出阻抗低，低负载下输出电压稳定，但效率不高。难以满足静态电流的要求。 方案二：采用LM2576降压开关型集成稳压电路，效率高，虽然输出的电压不如方案一稳定，但作为控制系统电源已足够。 综合考虑，本系统选择方案二。 1.2.3电机驱动模块设计方案选择 方案一：使用L298芯片实现电机驱动。L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，及内部含两个H桥的双全桥驱动器，接受TTL逻辑电平信号通过PWM实现直流风机调速。但是L298驱动大功率电机时发热严重易烧毁芯片。 方案二：使用英飞凌的BTN7971驱动芯片。BTN7971是大功率集成半桥驱动芯片，在单一封装中集成了PMOS和NMOS高低侧功率开关以及门驱动器，还集成了逻辑控制电路和一些保护检测功能，能够防止过热、过压、欠压、过流和短路。同时适用于大功率的需要，满足可输出瞬 时最大电流≥10A，额定电流≥5A，工作电压 12-24V题目需要。同时配以74LVC245芯片进行电平转换，光电隔离，实现驱动PWM波。 综合考虑，本系统选择方案二 1.2.4电机转速控制模块设计方案选择 方案一：用锁相环模块组成的交流电机速度控制器,通过频率发生器、鉴相比较器连接到频率发生器,并用于比较给定额率信号与反馈信号的相位差,并产生一个相位差直流电压；对经鉴相比较器鉴相比较后产生的电压进行滤波整直；由调压器输出的电压驱动，将转子电压信号变成转子频率，再通过鉴相比较器,将转子频率转换成所述锁相环能适应的频率。具有稳速精度高、稳定性好、等优点。但具体实施十分不便，设计难度较大，需要对波形进行很好的测量，故放弃。 方案二：采用PWM波调节占空比的方式，实现对输出脉冲的调制，通过改变定时器一个周期内的脉冲频率，来改变电机的转速，同时通过编码器实现电机编码，利用编码器反馈的方式调节转速，正负极性反转。该方案操作简单，便于实现，适宜在家利用单片机等现有资源进行控制。 综合以上二种方案，选择方案二 1.2.5转速检测模块设计方案选择 方案一：选用的霍尔元件CS3020作为测速的传感器。在电机的转叶上贴上两片小磁钢，那么电机每转一圈，霍尔传感器输出两个脉冲。该方案老旧，实现准确度不高，需要外加放大器，逻辑门等，操作不便。 方案二：采用AB相编码器，A相超前B相90度，选择M法在一定的时间周期 Tc 内，测量编码器输出的脉冲个数 M1来计算转速。用个数除以时间就可以得到编码器输出脉冲的频率，f1=M1/Tc。假设电机转动一圈可以产生Z个脉冲，Z=4x编码器线数，这里的4表示4倍频，同时采集 A 相和 B 相的上升沿和下降沿。用频率f1除以一圈的脉冲个数Z就得到单位时间内电机的转速。该方案硬件电路实现方便，对硬件、软件外设要求较低容易实现，且测试准确度高。 综合以上二种方案，选择方案二 1.2.6距离检测模块设计方案选择 方案一：由STC11、MAX232D、TL074CDT组成的HC-SR04超声波测距电路，可以测量3cm-4m的距离，精确度可以达到3mm。这个模块包括超声波发射器、超声波接收器和控制电路三部分，此模块性能稳定，测度距离精确，模块高精度，盲区小。 方案二：基于TCRT5000红外光电传感器设计的一款红外反射式开关器件，传感器采用发射功率红外光电二极管和光电接收管组成，输出的信号经过施密特电路整形，使用的是LM393比较器搭建而成，当正输入电压>负输入电压时，DO输出H，LED灯熄灭。当正输入电压</li> </ul>