集成智能小车（二…3）整体设计之定-器件选型

功能确定好后，接下来就是方案和器件选型，先把前面确定的功能列一下

针对我这辆集成小车，选型和设计依据的原则：

1）板载集成功能，确定硬件器件型号，并且考虑COTS的兼容性。硬件和软件功能大体实现方案需要确定

2）COTS模块，提前考虑，在PCB板上留好接口和安装位置

3）供电能力

4）尽量选择贴片器件

5）性能、价格、体积、安装等综合考虑

接下来就是展开介绍如何考虑功能实现和器件选型，前面章节已经提到这里就不会赘述了。

• 可以提前确定器件的功能

方位计-MPU6050、测距- HC-SR04、舵机-MG90S、光强检测-光敏电阻5528、本地显示-OLED、车身指示灯-3528共阳七彩灯珠、行驶指示灯-5mm发光二极管、碰撞-KY-031

• 红外管选择

市面小车上常用的红外管，外观形态有2种，前者是普通圆头的管子，后者型号PT928-6C如下图所示，发射和接收成对使用。

普通圆头的红外管有2种尺寸规格，5mm和3mm，选用的是5mm。

红外管用的有850nm和950nm，选用的是950nm。原因是他们在某宝上卖家多：）

普通圆头红外我用作车头和车尾的避障红外和跟随红外。

PT928-6C和IR928-6C是收发对管，它的红外反射后接收距离比普通圆头红外管检测的短，收发直射，检测距离还可以，做避障不够，用作码盘测速检测可以，而且引脚不用折弯。某宝上码盘测速的成品好像用的就是这种管子。

循迹功能我默认采用的是TCRT5000。但是后期调试后我统一成普通圆头的红外管了。

这里补充说一点：

普通圆头红外管受日光线的干扰比较大，障碍检测距离做到10cm算不错了，如果加大发射端电流能调远些，但是在日光较强的环境里基本不可用。我在这里看了一些强抗干扰的红外检测的成品和方案，供大家参考

1）利用类似红外遥控的原理，通过给红外编码以增加抗干扰，而不是简单的有/无

2）E18-D80NK，这个传感器属于工业级的，蛮好用，就是有点贵，供电电压是5V

这是给自己准备的B计划，万一板载传感器不行，我就换成它们。实际测试还好。

这里请允许我先卖个关子，我找到了一种简单的增加日光线干扰的方法：）（我前面放出的图里其实能看出来）

• 电机选型

电机的选型很重要，这是小车最大功耗部分，直接影响电源方案，上述3种类型电机是我主要备选对象，其中370@620转电机速度性能最好，N20电机灵活性最好，TT电机介于两者之间。

设计阶段就考虑了要兼容这三种电机的安装方式，因为现成的370电机安装支架与TT/N20安装孔有些重叠，所以实际小车，TT电机和N20电机的轴距是一样的，370电机轴距略小，无法配套现成的PC外壳。

PCB结构的很多调整都是围绕电机位置和电机外围尺寸进行的，有些地方没有实际安装还真的容易忽视。通过禁布区的设置，可以把走线区域限制在电机外部。

• 电机驱动芯片

电驱芯片的选择前后换过几次，第一版我采用的是L298N，但是这款芯片太贵了，后来改版就换成了DRV8833P，2路电机驱动支持1.5A电流，部署2片，实际贴片的时候DRV8833又缺料，又换成了pin-to-pin兼容的HR8833，芯片具体参数大家自己找吧，这里就不凑字数了：）

• 供电方案

供电方案时我纠结最久的地方，其实就2种选择：升压或者降压方案。

前面考虑的电机虽说标称是6V电机，但是电压低点或者高点都可以工作，电压越高，小车跑得越快。对电池的输出功率要求越大，6V是一个合适的电压。因为我做过370电机在10V电压下的极限测试，结果把电源芯片烧了。

降压方案是电池串联直接给电机供电，数字部分电源用降压芯片。业界用的比较多，优势是电机供电方案简单，只要电池放电特性满足电机工作要求，小车跑起来不会有问题，我个人觉得有风险的地方是电机堵转的时候，容易造成电池输出电压跌落，导致MCU的数字供电部分异常，小车就会重启。规避方法可以在电驱处做OCP过流保护，选用的电池放电倍率大点。

升压方案是电池并联，电机供电和数字部分都通过升压方式。市面上常用的升压电源输出电流在2A左右，用一路升压电源给电机供电就不够，需要2路。这样做无疑增加了电源部分复杂度。另外一个问题是电机的2路升压输出电压不会完全一致，这点我自动忽略了。

影响电源选型的另外一个因素是充电。降压方案中对2节串联电池充电，需要先升压。升压方案就简单多了，直接用单路锂电池充电芯片就可以。

第三个考虑因素需要检测电池电压，通过OLED实时显示当前电池容量。我实现的比较粗糙，直接用电压的相对百分比来显示容量。并联方案只需要一路ADC通道就可以完成检测，因为前面循迹、避障、光敏就用了11个ADC通道，对于ADC通道多的MCU来讲，这个不是问题，先暂且不表。串联方案要检测2节电池的电压就不能直接进ADC了。

第四个考虑的因素是充放电保护。毕竟电池这玩意属于危险品，不能充爆了也不能过放漏液，在充放电主回路上必须加上MOS管保护，简单考察了下，并联方案有成熟芯片直接实现，串联方案有点啰嗦，我没去细研究，感兴趣的自行找资料。

综上所述，电源网络如下：

• 通信

前面已经提到过了，首选ESP-07 WIFI传输作为通信通道，那么蓝牙和NRF24L01是否也兼容下呢？蓝牙我玩的比较少，市面很多蓝牙出UART接口，一合计，留一个商用蓝牙模块的接口即可，跟ESP-07共用，ESP-07不用的时候软件复位掉即可。NRF24L01为啥想留着呢？因为ESP-07只能做单播，小车之间的通信如果通过ESP-07直接相互连接，就会出现数据多链路并发，ESP-07需要工作在HYBRID模式，ESP-07在此模式下使用起来就有些麻烦，数据吞吐率也不够（后面设计实现时分享）。NRF24L01网友讲可以在0实现通道广播，有人做出来，那就留着吧，SPI口本身肯定要预留一个的，优先兼容商用的NRF24L01模块好了。

• 语音控制和视频回传

我现在都没去弄，下一步的事情，给语音模块留个SPI口和UART口就行，用到再弄。

• 定位

我现在没有用到，下一步的事情，设计时留个UART口就行。

• 人体接近红外

这个模块没太多选择，我也没当成重点选，选的是HC-SR501

到此位置，各项模块的器件选型就这么都确定了。接下来的事情就要选MCU和确定资源了。

这里汇总一下前面各项功能需要的MCU资源。

引用文献：

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