【正文】 ②兩個輸入端的觸發(fā)電平是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同當 CV 端不接控制電壓時對 THR 端來講大于 23VCC 是高電平 1 小于 23VCC 是低電平 0 而對 TRS端來講大于 13VCC 是高電平 1 小于 13VCC 是低電平 0 如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC這時上觸發(fā)電平就變成 VC值而下觸發(fā)電平則變成 12VC可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值 2 超聲波接收電路 超聲波接收電路使用超聲波接收傳 感器當它接收到超聲波信號為正弦波信號后輸入到集成比較器 LM393進行處理 LM393輸出的是比較規(guī)范的方波信號將此方波信號輸出到信號處理電路電路如圖 38 所示 圖 38 超聲波接收和處理電路 3 充電泵高增益運算放大器能將頻率信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號 LM2907N具有以下特點 LM2907N 進行頻率倍增時只需使用一個 RC 網(wǎng)絡(luò)以地為參考點的轉(zhuǎn)速計頻率輸入可直接從輸入管腳接入運算放大器／比較器采用浮動三極管輸出最大 50mA的輸出電流可驅(qū)動開關(guān)管發(fā)光二極管等內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計使用充電泵技術(shù)對低紋波有頻率倍增功能比較器的滯 后電壓為 30mV 利用這個特性可以抑制外界干擾輸出電壓與輸入頻率成正比線性度典型值為177。 03 具有保護電路不會受高于 Vcc 值或低于地參考點輸入信號的損傷在零頻率輸入時 LM2907 的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié)當輸入頻率達到或超過某一給定值時可將輸出用于驅(qū)動繼電器指示燈等負載的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各引腳功能功能如下 腳和 11腳 IN為運算放大器／比較器的輸入端 腳接充電泵的定時電容 C1 腳接充電泵的輸出電阻和積分電容 R1C2 腳 IN和 10腳 UF1為運算放大器的輸入端 腳為輸出晶體管的發(fā)射極 U0腳為輸出晶體管的集電極一般接電源 UC 腳為正電源端 VCC 12 腳為接地端 GND 1314 腳未用 圖 39 LM2907N 原理框圖 將 LM2907N 的 8 腳接到單片機輸入口由圖 38 可以看出由于兩個串聯(lián) 51kΩ電阻的分壓 LM290N7 的 10 腳電壓 Vop 6V 這是內(nèi)部比較器的參考電壓內(nèi)部比較器的 4 腳電壓為 Vop 輸入電壓它是電阻 R51KΩ上的電壓這個電壓和頻率有關(guān)的當 Vop大于 Vop時比較器輸出為 1LM2907N內(nèi)部三極管導通或飽和則發(fā)光二極管LED 點亮 因此當超聲發(fā)射電路由 LM555產(chǎn)生 40KHz方波來起振超聲波發(fā)射探頭使其發(fā)射超聲波如智能電動 小車前方遇到障礙物時此超聲波信號被障礙物反射回來超聲波接收電路接收到超聲波信號為正弦波信號后輸入到比較器 LM393 使其調(diào)整為方波輸出到 LM2907NLM2907N 芯片會把此方波信號的頻率轉(zhuǎn)化為對應(yīng)電壓值當此電壓值大于由 4 號引腳輸入的門電壓時 LM2907N 的 8 號引腳輸出低電平 LED處于發(fā)光狀態(tài)即當有障礙物時 LED處于發(fā)光狀態(tài) LM2907N的 8號引腳輸出低電平同時通過 8 腳將信號送給單片機使單片機該根據(jù)信號控制小車轉(zhuǎn)向從而實現(xiàn)避開障礙物的目的 35 檢測光源電路 利用光敏電阻阻值隨光強弱變化的特性組成光控開關(guān)電路 如圖 310 所示檢測光源為了檢測光線的強弱我們在小車左前方右前方加了 2 只光敏傳感器即光敏電阻它根據(jù)照射在它上面的光線的強弱阻值發(fā)生變化輸出電壓隨之變化當小車前方無光照射時 光敏電阻阻值很大三極管處于截止狀態(tài) 集電極輸出高電平當有光照射時 光敏電阻阻值變小 三極管飽和導通 [7]將檢測到的高低電平信號送單片機 依此調(diào)整車頭方向 使其沿光源方向行駛 圖 310 光源檢測電路 36 顯示電路 311 所示單片機的 P1 口與 LCD1602 的連接 圖 311 顯示電路 該電路用到 2 行 16 個字的 DM162 液晶模塊采用標準的 14腳接 口 312 所示其中 圖 312 DM162 液晶模塊 1 第 1 腳 VSS 為地電源 2 第 2 腳 VDD 接 5V 正電源 3 第 3 腳 V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端接正電源時對比度最弱接地電源時對比度最高 4 第 4腳 RS為寄存器選擇高電平時選數(shù)據(jù)寄存器低電平時選指令寄存器 5 第 5 腳 RW 為讀寫信號線高電平時進行讀操作低電平時進行寫操作當 RS 和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址當 RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù) 6 第 6 腳 E 端為使能端當 E端由高電平跳成低電平時液晶模塊執(zhí)行命令 7 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 37 測量里程電路 本設(shè)計采用霍爾傳感器 A4EEA4EE45～ 18V其輸出的信號符合 TTL電平標準它由穩(wěn)壓器 A 霍爾電勢發(fā)生器 即硅霍爾片 B 差分放大器 C 施密特觸發(fā)器 D 和 OC門輸出 E 五個基本部分組成 [12]如圖 313 所示 在輸入端輸入電壓 VCC 經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端根據(jù)霍爾效應(yīng)原理當霍爾片處在磁場中時在垂直于磁場的方向通以電流則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差 HV輸出該 HV信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形使其成為方波輸送到 OC 門輸出 當施加的磁場達到工作點時觸發(fā)器輸出高電壓 相對于地電位 使三極管導通此時 OC 門輸出端輸出低電壓通常稱這種狀態(tài)稱為開當施加的磁場達到釋放點時觸發(fā)器輸出低電壓三極管截止使 OC 門輸出高電壓這種狀態(tài)稱為關(guān)兩次電壓的變換霍耳開關(guān)就完成了一次開關(guān)動作 圖 313 霍爾傳感器霍爾傳感器的使用原理將霍爾傳感汽車后輪每轉(zhuǎn)一圈霍爾元件產(chǎn)生個脈沖將其送入單片機進行計數(shù)將其送入單片機進行計數(shù) N 并設(shè)車輪的周長為 L 通過 S NL 就可以計算出小車在一段時間內(nèi)的距離本設(shè)計選擇 P33口作為信號的輸入端內(nèi)部采用外部中斷 1 車輪每轉(zhuǎn)一圈霍爾開關(guān)就檢測 并輸出信號引起單片機的中斷從而對脈沖計數(shù) 圖 314 霍爾傳感器測速電路 38 電動機驅(qū)動電路 直流電機驅(qū)動電路使用最廣泛的就是 H 型全橋式驅(qū)動電路這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)制動反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)制動它的基本原理圖如圖 315 所示 圖 315 H型全橋式驅(qū)動電路全橋式驅(qū)動電路的 4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)S1S2 為一組 S3S4 為另一組兩組的狀態(tài)互補一組導通則另一組必須關(guān)斷當 S1S2導通時 S3 S4 關(guān)斷電機兩端加正向電壓可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動當 S3S4導通時 S1S2 關(guān)斷電機兩端為反 向電壓電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動當全部導通時電機處于剎車狀態(tài)當全部關(guān)斷時電機將自由滑行 [8]其工作狀態(tài)表如表 32 所示 表 32 電機工作狀態(tài)表 狀態(tài) S1 S2 S3 S4 正轉(zhuǎn) 1 1 0 0 反轉(zhuǎn) 0 0 1 1 剎車 1 1 1 1 滑行 0 0 0 0 在本設(shè)計中用到電機驅(qū)動芯片 L298NPWM 輸出脈沖信號經(jīng)雙 H 橋功率驅(qū)動電路 L298N 后接至電機控制小車運動如圖 316所示 L298N芯片是一種高壓大電流雙全橋式驅(qū)動器其設(shè)計是為接受標準 TTL邏輯電平信號和驅(qū)動電感負載的 H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起 其輸出腳 SENSEA和 SENSEB用來連接電流檢測電阻 Vcc接邏輯控制的電源 Vs為電機驅(qū)動電源 IN1IN4輸入引腳為標準 TTL 邏輯電平信號用來控制 H 橋的開與關(guān)即實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn) ENAENB 引腳則為使能控制端用來輸入 PWM信號實現(xiàn)電機調(diào)速 圖 316 H 型全橋式驅(qū)動電路 4 軟件設(shè)計 41 程序設(shè)計 程序設(shè)計 Programming 是指設(shè)計編制調(diào)試程序的方法和過程它是目標明確的智力活動 [13] 為了完成上述任務(wù)在進行軟件設(shè)計時通常把整個過程分成若干個部分每一部分叫做 一個模塊把一個程序分成具有多個明確任務(wù)的程序模塊分別編制調(diào)試后再把它們連接在一起形成一個完整的程序這樣的程序設(shè)計方法稱為模塊化程序設(shè)計 [14] 模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是 1 單個模塊比起一個完整的程序易編寫調(diào)試及修改 2 程序的易讀性好 3 程序的修改可局部化 4 模塊可以共存一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用 5 模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序為設(shè)計者提供方便 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)由主程序、中斷程序探測金屬和測量里程躲避障礙物子程序構(gòu)成 42 主程序設(shè)計 在系統(tǒng)的程序設(shè)計中主控模塊 只負責根據(jù)消息調(diào)用相應(yīng)模塊的處理函數(shù)具體如何處理這些消息由各功能模塊中的對應(yīng)決定 LCD1602 的初始化中斷向量的設(shè)計以及開中斷循環(huán)等待等工作另外在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動清除標志寄存器并對它們進行初始化然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容分別完成不同的操作主程序流程圖如圖 41 所示當接通電源時小車啟動同時 LCD1602 開始計時在行駛中結(jié)合程序查詢方式若 P03 為高電平表示小車左方向偏離黑線則控制小車右轉(zhuǎn)若 P04 為高電平時表示小車右方向偏離黑線則控制小車左轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)自動尋跡當檢測到障礙物時調(diào)用躲避障礙物子程序達到 躲避障礙物的目的當檢測到金屬鐵片時產(chǎn)生中斷進行聲光提示最后通過光源的引導停車 圖 41 主程序流程圖 主程序 RIGHT_BLACK EQU P03 右邊黑線 LEFT_BLACK EQU P04 左邊黑線 ZHANGAI EQU P05 LEFT_LAMP EQU P00 左邊光源 RIGHT_LAMP EQU P01 右邊光源 BELL EQU P06 蜂鳴器 LED EQU P07 LED DATA1602 EQU P1 1602 數(shù)據(jù)端口 RS EQU P37 RW EQU P36 E EQU P35 IN1 EQU P20 IN2 EQU P21 L298N 電機驅(qū)動芯片端口定義 ENA EQU P34 L298N ENA 端口定義 SECBUF EQU 21H 秒緩沖 MINBUF EQU 22H 分緩沖 BUF EQU 20H 005 秒緩沖 LCD1 EQU 30H LCD2 EQU 31H LCD3 EQU 32H LCD4 EQU 33H LCD5 EQU 34H COUNTER EQU 35 計數(shù)次數(shù) LENGTH EQU 36H 周長 LICHENG EQU 37H 里程 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP EXT0 ORG 000BH LJMP ITT0 ORG 0013H 外部中斷 1 車輪轉(zhuǎn)一圈時光電傳感器發(fā)出一個脈沖 LJMP EXT1 ORG 0100HMAIN MOV R000H MOV LCD10 MOV LCD20 MOV LCD311 MOV LCD40 MOV LCD50 MOV BUF0 MOV SECBUF0 MOV MINBUF0 SETB P35 CLR P20 CLR P21 CLR P34 MOV SP60H MOV TMOD11H MOV TH03Ch MOV TL00B0h MOV LENGTH1 設(shè)周長為 1SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB IT0 SETB EX0 SETB EX1 SETB TR0 SETB P35 SETB PT0 MOV DATA160202100001B 清屏并光標復位 ACALL ENABLE 調(diào)用寫入命令子程序 MOV DATA160202111000B 設(shè)置顯示 8 位 2 行 57 點陣 ACALL ENABLE 調(diào)用寫入命令子程序 MO