一、项目思路
本项目智能小车需要一个强大的控制系统,通过该系统,可以对小车进行远程控制或自主控制。控制系统需要能够接收传感器的反馈信息,并做出相应的决策,如调整方向、速度等。
二、方案框图
本阶段要求,这次使用得捷的Scheme-it来设计框图,快捷了许多,后续继续努力!
本项目的主要框图,得捷网站链接如下:
https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/3d1e15af060948af9f04cb0ab6f75d66
框图介绍:用超声波传感器给ESP32输入状态,驱动电机,让小车开起来。
三、主要元件:
ESP32S3乐鑫
电机驱动
超声波传感器
主控芯片:ESP32S3 乐鑫
ESP32-S3 是一款集成2.4GHzWi-Fi和Bluetooth5(LE)的MCU芯片 , 支持远距离模式(Long Range)。ESP32-S3搭载Xtensa@32位LX7双核处理器,主频高达240 MHz,内置512KB SRAM(TCM),具有45个可编程GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3支持更大容量的高速Octal SPI flash和片外RAM,支持用户配置数据缓存与指令缓存。
ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能,支持WiFi IEEE802.11b/g/n协议和Bluetooth5 。该芯片搭载Xtensa-R32位LX7 双核处理器,工作频率高达240 MHz。支持二次开发,无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置512KB SRAM ,384KBROM , 16KBRTC SRAM。芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功能等特性,可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
模组提供丰富的外设接口,包括UART ,PWM , SPI , I2S, I2C,ADC , LCD, DVP,RMT(TX/RX),脉冲计数器, USB OTG , USB Serial/JTAG , SDIO , DMA 控制器, TWAI控制器,温度传感器,电容式传感器和多个IO口。
模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持AES、SHA 和RSA算法。其中的RNG、HMAC和数字签名(Digital Signature)模块提供了更多安全性能。其他安全特性还包括Flash加密和安全启动(secure boot)签名验证等。完善的安全机制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙:Bluetooth5 , Bluetoothmesh 。蓝牙速率支持:125Kbps,500Kbps,1Mbps,2Mbps。支持广播扩展,多广播,信道选择。
支持蓝牙和WIFI,就意味着可以进行很多的无线连接;同时乐鑫提供了大量的开源库,包括语音识别Skainet,可以方便的进行后期扩展。
电机驱动
蓄电池12V:整车高压上电前(或DC-DC未工作时)用于给整车低压系统供电,如:灯光系统、多媒体系统、各种控制器控制电源等。
DC-DC:将动力电池中高压直流电转换为蓄电池中的低压直流电,用于高压上电后给整车低压用电系统供电。
动力电池:为驱动系统提供能量的蓄电池,整车的能量来源。
逆变器:又称电机控制器(MCU),将直流电转化为交流电,控制器电机驱动力矩、旋转方向、转速,是驱动系统的一部分。
电机(MC):纯电动汽车的能量转化装置,将电能转化机械能驱动汽车运动,或者将机械能转化为电能储存到动力电池中。
减速器:传动装置用于降低转速增大转矩,一般会包含一个 差速器。
整车控制器(VCU):整车的大脑,控制整车的运行。整车控制功能介绍。
电机系统作为纯电动汽车的唯一动力源,承担着电动汽车加速、减速、爬坡、高速匀速行驶等复杂工况的动力需求。同时汽车的工作环境恶劣,可靠性要求极高。
纯电动汽车驱动系统要求:
- 低速输出大转矩,以适应车辆的起动、加速、负荷爬坡以及频繁起或停等工况,即: 低速时恒转矩运行;
- 高速输出恒定功率,有较大的调速范围,以适应最高车速和超车等要求,即: 高速时恒功率运行;
- 减速时,电机实现再生制动,将能量回收并反馈回电池,使得整车具有最佳的能量利用率;
- 电动机可靠性好,能在较恶劣的环境下长期工作,结构简单适应大批量的生产,运行时噪声低,使用维修方便,成本低,体积小;
- 结构坚固、质量轻、良好的环境适应性和高可靠性。
超声波传感器
我们把频率高于20KHz的声波称为超声波,超声波具有良好的方向性和穿透能力,特别是在水中,传播距离更远。无论是在军事上、农业上还是在生活中都有广泛的应用,可以用来测速度、测距离、消毒杀菌、清洗、焊接等。
人耳能听到的超声波频率范围大概是20Hz-20KHz,超声波的频率大于人类听觉上限,因此叫做“超声波”。
超声波与普通声波一样,也具有反射、折射、衍射、散射等特点,但是超声波的波长较短,有的是几厘米,最低可至千分之几毫米。波长越短,声波的衍射特性就越差,可以在介质中稳定地进行直线传播,因此波长较短的超声波具有很强的直线传播能力。众所周知,声音在空气中传播时,会推动空气中的粒子振动做功,而声波功率的大小表示声波做功快慢,在相同环境下,声波的频率越高功率就越大。超声波的频率大于20KHz,因此超声波的功率较高。
四、电路图
后续呈上,次序更新。
五、心得体会
通过这次FastBond2阶段1,我想到了这样的一个创新项目,智能小车是一种能够自主行驶的机器人,具备感知、决策和执行能力。它通过搭载各种传感器,如摄像头、激光雷达等,实时获取周围环境信息,然后利用算法进行数据处理和分析,以做出合理的决策。