1. 电动叉车系统架构设计
电动叉车的核心控制系统由三大模块构成:电机驱动模块、称重检测模块和人机交互模块。这三个模块通过Arduino Uno主控板协同工作,形成一个完整的闭环控制系统。
1.1 硬件选型与系统框图
主控芯片选用ATmega328P为核心的Arduino Uno开发板,主要考虑到其丰富的GPIO资源和成熟的生态系统。电机驱动采用经典的L298N双H桥模块,可同时驱动两个直流电机实现前进、后退和调速功能。称重检测使用FSR压力传感器阵列,配合HX711高精度ADC模块实现重量测量。显示部分采用LCD1602液晶屏,通过PCF8574T I2C转接板节省IO资源。
系统整体架构如下图所示:
code复制[电动叉车] → [FSR传感器] → [HX711]
↓
[遥控信号] → [Arduino] → [L298N] → [直流电机]
↑
[LCD1602显示]
1.2 电源系统设计
电源系统是电动叉车稳定运行的关键。我们采用双电源供电方案:
- 主电源:12V 20Ah铅酸蓄电池,为L298N和电机供电
- 辅助电源:5V 2A DC-DC模块,为Arduino和传感器供电
在L298N的VMOT引脚与GND之间并联了1000μF电解电容和0.1μF陶瓷电容组合,实测可将电机启停时的电压波动控制在±0.5V以内。特别要注意的是,Arduino的5V输出引脚不能直接给L298N的逻辑部分供电,必须通过独立的5V稳压电路,否则会导致主控板复位。
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2. 电机驱动系统实现
2.1 L298N驱动原理与配置
L298N模块内部包含两个完整的H桥电路,每个H桥可控制一个直流电机的转向和转速。其控制逻辑如下表所示:
| IN1 | IN2 | 电机状态 |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 正转 |
| 0 | 1 | 反转 |
| 1 | 1 | 刹车 |
| 0 | 0 | 停止 |
ENA和ENB引脚接收PWM信号实现调速,代码配置如下:
cpp复制const int IN1 = 8;
c
