基于stc12c5a60s2單片機(jī)智能循跡小車(文件)
【正文】 向的控制電子管的開關(guān)速度很快穩(wěn)定性也極強(qiáng)是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)現(xiàn)市面上有很多此種芯片方便購買 動(dòng)模塊最終選定方案 圖 34 L298N 通過上述的對比選用了 L298N 如 圖 34 因?yàn)檫@種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良調(diào)整平滑調(diào)速范圍廣過載能力大能承受頻繁的負(fù)載沖擊還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī) 34 電機(jī)模塊 流減速電機(jī) 采用直流減速電機(jī)配合 L298N 驅(qū)動(dòng)芯片組合由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力帶動(dòng)變速 減速 齒輪組可以產(chǎn)生較大扭力外加額定直流電壓時(shí)轉(zhuǎn)速幾乎相等 進(jìn)電機(jī) 采用步進(jìn)電機(jī)配合 L298N 驅(qū)動(dòng)芯片組合其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位 塊最終選定方案 綜上 所述我們采取了方案一因?yàn)閮?yōu)點(diǎn)在于硬件電路的設(shè)計(jì)簡單轉(zhuǎn)速幾乎相等并且能夠較好的滿足系統(tǒng)要求而方案二優(yōu)點(diǎn)較多但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低隨轉(zhuǎn)速的升高而下降且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降其轉(zhuǎn)速較低不能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求故我們選擇方案一 35 電源模塊 支 AAA 電池供電 采用 4支 AAA電池單電源供電但由于 4支串聯(lián)后的電壓太小不能同時(shí)給單片機(jī)和電機(jī)供電 支 AA 電池供電 采用 6支 AA電池供電通過 6支 AA電池串接成 72V電源后分別對單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電 塊最終選定方案 綜上所述方案一的方式可見是有比較不好的 缺點(diǎn)但采用方案二可以解決方案一的問題讓小車更好的完成其功能故選擇了方案二來實(shí)現(xiàn)供電 第 4 章 系統(tǒng)電路圖 41 循跡模塊 小車循跡原理在有黑的白紙 上行駛由于黑和白紙對光線的反射系數(shù)不同可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷道路在該模塊中利用了簡單普遍的檢測方法紅外探測法在比較器的正向端設(shè)置一個(gè)參考電壓反向端與光電接收管連接當(dāng)光電接收管沒有接收到紅外光信號時(shí)同向端電壓大于反向端電壓使得比較器輸出高電平指示燈熄滅當(dāng)光電接收管有接收到紅外光信號時(shí)反向端電壓大于同向端電壓使得比較器輸出低電平指示燈發(fā)亮由此高低電平作為單片機(jī)的輸入信號注低電平為有效信號使得單片機(jī)能夠?qū)π盘栠M(jìn)行采集與處理 圖 41 光電管電路圖 42 復(fù)位電路 按鍵按下系統(tǒng)復(fù) 位電容處于用 1k的電阻 uf的電容只要時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間計(jì)算時(shí)間可以用 t R C 來粗略計(jì)算 t 的單位是秒 R 的單位是歐姆C 的單位是法拉 圖 42 復(fù)位電路 43 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電路組成的在單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益方向放大器其輸入端為引腳 XTAL1其輸出端為引腳 XTAL2只需要在片外通過XTAL1和 XTAL2引腳跨接晶體振蕩器或在引腳與地之間加接微調(diào)電容形成反饋電路震蕩即可工作由于此電路晶振使用的為 12MHz 的晶體因此它的時(shí)鐘周期是0083us 機(jī)器周期為 1us 一個(gè)機(jī)器周期由 6 個(gè)狀態(tài)周期構(gòu)成每個(gè)狀態(tài)周期包括兩個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘電路如圖 43 所示 圖 43 時(shí)鐘電路 44 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖 44 H 橋式電路 該驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 有兩路 H 型 PWM 電路 如圖 44 In1 為高電平 In2 為低電平 ENA為高電平時(shí)電機(jī)向正方向轉(zhuǎn) In1為低電平 In2為高電平 ENA為高電平電機(jī)向相反方向轉(zhuǎn) In1In2 同時(shí)為高電平或低電平電機(jī)會(huì)快速停轉(zhuǎn)如果 ENA 端為低電平整個(gè) H 型 PWM 電路關(guān)閉電機(jī)停止 通過單片機(jī)的 IO控制 L298N的四個(gè)輸入端 如圖 45 分別實(shí)現(xiàn)對電機(jī)正反轉(zhuǎn)加減速的控制并且通過控制使能端 EN 或 PWM 輸入端控制電機(jī)的停止與轉(zhuǎn)動(dòng)也用于 PWM 控制調(diào)速 圖 45 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 45 電路原理圖 根據(jù)各模塊方案分析后確定最后的電路圖如圖 46 采用 72V 電源驅(qū)動(dòng) L298N利用 7805穩(wěn)壓管輸出 5V電源供給單片機(jī)和兩塊循跡電路通過循跡模塊的光電對管藍(lán)色管檢測黑色管接收信號讓相對應(yīng)的 LED 亮來判斷出小車所在的位置用主控單片機(jī)來檢測 LED 的狀態(tài)將信號傳送到單片的 IO 口與我們設(shè)定的信號相比較如果與我們的設(shè)定信號相等輸出相對應(yīng)的命令到 L298N 從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的速度從而控制小車位置其中器件清單件附錄 A 圖 46 電路原理圖 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)由主程序 XY 路口判斷子程序左拐子程序右拐子程序等模塊程序組成系統(tǒng)軟件主要完成路口判斷控制小車直走左拐右拐等功能中斷子程序是用定時(shí)中斷來產(chǎn)生一定頻率的 PWM 脈沖信號從而提高小車運(yùn)動(dòng)的速度 51 主程序設(shè)計(jì) 主程序先對中斷定時(shí)初值進(jìn)行初始化接著判斷萬向輪前 6 只光電對管接收到的信號與 P2口設(shè)定好的信號相比如果相等小車遇到 XY路口將繼續(xù)判斷萬向
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