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在电子技术与创新的课设中我选择了这个题目,在设计的时候遇到了非常多的问题,但是网上的对应资料又非常少,因此在完成设计之后,我把设计方法与代码在这篇博客中分享出来,希望能对需要的人有所帮助。
目录
基于FPGA的多功能小车
1、基本要求
设计一个多功能的智能小车,通过多传感器的数据融合可以实现智能小车的红外避障、循迹、寻光、红外遥控、无线蓝牙、超声波测距与避障的功能。整个系统可以分为FPGA控制模块、电机驱动模块、传感器检测模块、数码管显示模块。
实验中需要通过FPGA来控制两个直流电机的正反转,从而实现两个轮子的转向和转速。由于FPGA引脚的驱动能力很弱不能直接驱动电机.所以需要电机的驱动电路。驱动电路不仅有提升驱动能力的作用,还起到隔离保护的作用。
传感器检测模块包括:红外避障和循迹模块、寻光模块、红外遥控模块、无线蓝牙模块、超声波测距与避障模块。
用数字来显示智能小车当前处于何种模式,如1代表循迹功能等最后,将各个单元模块逐级连接起来,实现系统功能。
2、扩展内容:自拟
根据要求,小车需要实现电机驱动、电源管理、蓝牙遥控、红外遥控、超声波避障、循迹、红外避障、寻光,并且设计对应模块。
这些要求对于STM32与Arduino而言,是非常容易实现的,但是使用FPGA却是另一种难度。一是因为FPGA更底层,更难;二是网上的资料稀缺,没有参考。这些原因造成了实现难度比较大。
对于项目的设计,我会从硬件与软件设计分模块实现。
硬件 | 软件 |
电源模块 | PWM生成模块 |
电机驱动模块 | 电机模块 |
传感器模块 | 蓝牙模块 |
分频模块 | |
超声波测距模块 | |
传感器算法设计 | |
Ardunio代码 | |
OpenMV代码 |
设计总览:
器件 | 型号 |
小车底板 | 铝合金底板*1 |
电机 | 直流编码减速电机*4 |
蓝牙模块 | JDY-31*1 |
超声波模块 | CS100A*1 |
循迹模块 | TCRT5000*2 |
寻光模块 | TEMT6000*2 |
红外遥控 | HX1838*1 |
电机驱动 | TB6612FNG*2 |
数码管 | 四位数码管 |
稳压芯片 | LM317、LM2596-5.0、AMS1117-3.3 |
电池 | 智能车锂电池 |
其他 | 杜邦线、贴片电容电阻电感LED、电位器等等 |
FPGA | PYNQ-7020(ZYNQ-Z2) |
Ardunio | Arduino uno |
视觉模块 | OpenMV |
编程平台:Vivado2018.3、Arduino IDE、OpenMV IDE、立创EDA
演示视频:(待上传)
PCB文件:FPGA综合项目PCB文件
原理图:FPGA多功能小车 PCB原理图
1.硬件设计
2. 软件设计
3. 拓展功能
注:本人大二学生,对FPGA理解浅薄,如有错误请指正。
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