第三章 系统硬件设计
3.1 车体介绍
语音控制小车为四轮结构，如图 3-1 所示。其中前面两个车轮由前轮电
机控制，在连杆和支点作用下控制前轮左右摆动，来调节小车的前进方向。在自然状态下，前轮在弹簧作用下保持中间位置。后面两个车轮由后轮电机驱动，为整个小车提供动力。所以又称前面的轮子为方向轮，后面的两个轮子为驱动轮，如图 3-2 所示。
图 3-1 车体侧视图
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图 3-2车体侧视图
3.2 小车的行走原理
前进：由小车的结构分析，在自然状态下，前轮在弹簧作用下保持中间状
态，这时只要后轮电机正转小车就会前进。如图 3-3所示；
倒车：倒车动作和前进动作刚好相反，前轮电机仍然保持中间状态，后轮电机反转，小车就会向后运动，如图 3-4所示；
左转：前轮电机逆时针旋转（规定为正转），后轮电机正转，这时小车就会在前后轮共同作用下朝左侧前进，如图 3-5 所示；
右转：前轮电机反转，后轮电机正转，这时小车就是会在前后轮共同作用下朝右侧前进，如图 3-6所示。
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图 3-3 小车前进原理图
图 3-4 小车倒车示意图
图 3-5 小车左转示意图
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图 3-6 小车右转示意图
3.3 控制板原理
控制板主要包括：接口电路、电源电路和两路电机的驱动电路。
接口电路：接口电路负责将 61 板的 I/O 接口信号传送给控制电路板，I/O 信号主要为控制电机需要的IOB8~IOB11这四路信号， 同时为了方便后续的开发和完善， 预留了 IOB12~IOB15 以及 IOA8~IOA15 接口，可以在这些接口上添加一些传感器。
3.3.1 全桥驱动原理
全桥驱动又称 H桥驱动，下面介绍一下 H桥的工作原理：
H桥一共有四个臂，分别为 B1~B4，每个臂由一个开关控制，示例中为三极管
Q1~Q4。
如果让 Q1、Q2 导通 Q3、Q4 关断，如图 3-7所示，此时电流将会流经 Q1、负载、Q2 组成的回路，电机正转。
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图 3-7 B1、B2 工作时的 H 桥电路简图
图 3-8 B3、B4 工作时的 H 桥电路简图
如果让 Q1、Q2 关断 Q3、Q4 导通，如图 3-8 所示，此时电流将会流经 Q3、负载、Q4 组成的回路，电机反转。
如果让 Q1、Q2 关断 Q3、Q4 也关断，负载 Load 两端悬空，如图 3-9 所示，此时电机停转。这样就实现了电机的正转、如果让 Q1、Q2 导通 Q3、Q4 也导通，那么电流将会流经 Q1、Q4 组成的回路以及 Q2和 Q3 组成的回路，如图 3-10 所示，这时桥臂上会出现很大的短路电流。在实际应用时注意避免出现桥臂短路的情况，这会给电路带来很大的危害，严重的会烧毁电路。
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