树莓派控制无线小车大报告.docx
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1、计算机学院嵌入式方向综合工程设计技术报告题 目: 树莓派控制无线小车 姓 名: 学号 姓 名: 学号 姓 名: 学号 指导老师: 起止时间: 2014 年 9 月 至 2015 年 1 月 西安电子科技大学计算机工程系摘要: 树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发, 2012年3月,英国剑桥大学埃本阿普顿正式发售世界上最小的台式机,又称卡片式电脑,外形只有信用卡大小,却具有电脑的所有基本功能,这就是树莓派电脑板,中文译名树莓派。树莓派用途广泛,专为业余兴趣者和想学习编程的年轻人们设计的,提供一个具有基本功能的,廉价的硬件平台。它是一款基于ARM的微型电脑主板,以S
2、D卡为内存硬盘,卡片主板周围有四个USB接口和一个网口,可连接键盘、鼠标和网线,同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口。其尺寸只有信用卡大小,运行速度比台式机稍慢,但已具备了电脑的所有基本功能,只需接通电视机和键盘,就能执行如电子表格,文字处理,玩游戏,播放高清视频等诸多功能。树莓派控制无线小车,利用树莓派通过L298N控制四个电机。左边两个并联,右边两个并联,通过差速小车转向。关键词:树莓派、电机、L298N、无线小车目 录第一章 绪论31.设计要求32.设计内容3第二章 系统需求分析31.设计思路32.总体方案3第三章 系统软硬件设计与实现41.L298N芯片相关42
3、.树莓派相关53.无线网卡相关94.软件相关10第四章 系统调试与测试13第五章 总结14第一章 绪论1. 设计要求(1)设计一个无线遥控的小车,小车通过树莓派无线连接至电脑通过电脑控制小车的运动。(2)小车可以前进、后退、左转、右转、左转圈、右转圈。2. 设计内容(1)基于L298N的电机驱动模块设计与实现(2)树莓派与电脑连接的设计与实现 (3)树莓派控制小车的设计与实现第二章 系统需求分析1. 设计思路(1)分析无线遥控小车基本控制技术以及各种通行方案,并以此为基处提出自己的无线控制小车的初步方案。 (2)确定无线控制小车的总体设计,包括基于L298N电机驱动模块的方案设计以及系统应拥有
4、的各项功能。(3)进行树莓派、电机、L298N、小车框架的组装和对各器件的选择及连接,大体分配实现各个器件及模块的基本功能和要求。(4)进行软件系统的设计,对L298N内部结构和工作情况做了充足的研究,了解树莓派及其相关,完成控制软件的编写。2. 总体方案树莓派无限控制小车大致上有五部分组成。包括小车电机部分、L298N部分、树莓派部分、无线网卡部分以及移动电源部分。其中小车部分由四个电机以及小车框架组成,小车的四个轮子每个一个电机。L298N通过与四个电机的连接来控制四个电机的转动,每边的电机并联。移动电源主要给树莓派以及L298N控制电机模块供电。无线网卡主要用来连接电脑与树莓派,通过电脑
5、控制树莓派下达命令,控制电机的转动。系统方案框图如下图所示。LN1 LN2L298NLN3 LN4左电机1左电机2USB1移动电源USB2右电机2右电机1树莓派无线网卡 系统方案框图第三章 系统软硬件设计与实现1. L298N芯片相关L298N是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如下图图所示,1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器,形成电流传感信(1)模块接口+5V:芯片电压5V。 VCC:电机电压,最大可接50V。GND:共地接法。A
6、-D-:输出端,接电机。AD+ :为步进电机公共端,模块上接了VCC。EN1、EN2:高电平有效,EN1、EN2分别为 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。IN1 IN4:输入端,输入端电平和输出端电平是对应的。(2)L298N步进电机驱动板有四个IO输入口,简单的说就是1.2两个IO口通过高低电平控制一个电机的正反转,所以,我们要做的就是通过树莓派的IO口输出高低电平就可以控制电机的转向。2. 树莓派相关(1)树莓派具体参数网卡BroadcomBCM2835(CPU,GPU,DSP和SDRAM,USB)CPUARM1176JZF-S核心(ARM11系列)700MHzGPUBroadcom
7、 VideoCrore IV,OpenGL ES 2.0,1080p 30 h.264/MPEG-4 AVC高清解码器内存512MByteUSB接口4(支持USB hub扩展)影像输出Composite RCA(PAL & NTSC),HDMI(rev 1.3 & 1.4),raw LCD Panels via DSI 14 HDMI resolution from 640x350 to 1920x1200 plus various PAL andNTSC standards音源输出3.5mm插孔,HDMI板载存储SD/MMC/SDIO卡插槽网络接口10/100以太网接口外设8xGPIO、UA
8、RT、I2C、带两个选择的SPI总线,+3.3V,+5V,ground(负极)额定功率700mA(3.5W)电源输入5V / 通过MicroUSB或GPIO头总体尺寸85.60 x 53.98 mm(3.370 x 2.125 in)操作系统Debian GNU/linux,Fedora,Arch Linux ARM,RISC OS, XBMC(2)树莓派安装系统 准备工作:1)最好最准备一张4G以上的SD卡,最好是高速卡,推荐Class4以上的卡,因为卡得速度直接影响树莓派的运行速度。2)下载树莓派debian系统镜像文件,3)在windows下安装镜像的工具win32diskimager安
9、装实战:1)解压下载的debian系统压缩文件,得到img镜像文件2)将SD卡使用读卡器后,连上电脑3)解压并运行win32diskimager工具4)在软件中选择debain的img文件,“Device”下选择SD的盘符,然后选择“Write”然后就开始安装系统了,根据SD速度,安装过程有快有慢5)安装结束后会弹出完成对话框,说明安装就完成了,如果不成功,关闭防火墙一类的软件,重新插入SD进行安装。其中 Ext3区属于linux的文件系统,就和Windows的文件系统NTFS、FAT32、FAT16一样,Swap区为linux的虚拟内存区,主要在物理内存不够用的时候,做缓存用。(3)树莓派远
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