【正文】 行造成困難。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。由于電流波形比 VM系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 方案設(shè)計(jì)與論證 4 動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱 PWM變換器。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式 H型變換器，它是由 4個(gè)三極電力晶體管和 4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。光線跟蹤，采用光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當(dāng)感受到光線照射時(shí)，其 ce 間的阻值下降，檢測(cè)電路輸出高電平，經(jīng) LM393 電壓比較器和 74LS14 施密特觸發(fā)器整形后送單片機(jī)控制。該電路包括一個(gè)紅外發(fā)光二極管、一個(gè)紅外光敏三極管及其上拉電阻。前進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)正轉(zhuǎn) ,進(jìn)入減速區(qū)時(shí) ,由單片機(jī)控制進(jìn)行 PWM 變頻調(diào)速 ,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比 ,實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 圖 21 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路 檢測(cè)放大器方案 方案一：使用普通單級(jí)比例放大電路。 方案二：采用差動(dòng)放大電路。但在實(shí)際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運(yùn)算放大器輸出飽和；為獲得單片機(jī)能識(shí)別的 TTL 電平卻又無法抑制共模干擾。 比較器有各種不同的類型。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同 的。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當(dāng)與一個(gè)受輸入信號(hào)控制的開關(guān)，當(dāng)輸入電壓經(jīng)過閾值時(shí)開關(guān)動(dòng)作，使輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平。但實(shí)際集成運(yùn)放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 方案設(shè)計(jì)與論證 7 限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號(hào)。 (2) 選用集成電壓比較器。簡(jiǎn)單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，而且靈敏度高，但它的抗干擾能力差，也就是說如果輸入信號(hào)因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會(huì)反復(fù)的從一個(gè)電平跳到另一個(gè)電平。滯回比較器有兩個(gè)數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號(hào)因受干擾或其他原因發(fā)生變化時(shí)，只要變化量不超過兩個(gè)閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會(huì)來回變化。 綜合考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)性 能，最后我們決定采用數(shù)字器件 —— 施密特觸發(fā)器。具體電路同圖 23 行車距離檢測(cè)電路所示： 圖 23 行車距離檢測(cè)電路 紅外 測(cè)距儀由測(cè)距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。 遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干擾，使電路不能正常工作。 本設(shè)計(jì)中用一片四位共陰數(shù)碼管做顯示器，并具有雙重功能，在小車行駛中顯示小車的速度狀態(tài)，在小車停止時(shí)顯示小車的路程。 圖 24 系統(tǒng)原理圖 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 硬件設(shè)計(jì) 10 3 硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時(shí) /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 3 程序存儲(chǔ)器 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至 64k 字節(jié)?？捎脕磉M(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O 口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 硬件設(shè)計(jì) 11 廣。 由上可見， 80C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 80C51是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。 (2)內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，但在 60pF到 70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。 復(fù)位電路 80C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。因此，前向通道設(shè)計(jì)與被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關(guān)。作為測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)對(duì)象拾取必要的原始參量信號(hào)是系統(tǒng)的核心任務(wù)，對(duì)控制系統(tǒng)來說，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試以及對(duì)控制條件的監(jiān)測(cè)也是不可缺少的環(huán)節(jié)。同時(shí)使這些測(cè)量信號(hào)能滿足計(jì)算機(jī)輸入接口的電平要求。最簡(jiǎn)單的開關(guān)量輸入通道就是一個(gè)具有 TTL 電平的狀態(tài)開關(guān)，如水銀溫度觸點(diǎn)、溫度晶閘管、時(shí)間繼電器、限位開關(guān)等。 攝像頭傳感器測(cè)量范圍廣泛，由于小車的工作要求不是太嚴(yán)格，考慮成本太高，所以放棄此放啊，最終選定反射式紅外傳感器。不過在 此 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 中除了上文提出的場(chǎng)景限制外，還有以下問題。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。但是仍存在性價(jià)比的問題 ，本設(shè)計(jì)最終選定利用反射式紅外 RPR220 做地面檢測(cè)。 價(jià)格略貴。 2 槽型紅外對(duì)管測(cè)速 槽型 紅外光電傳感器，由高發(fā)射功率的砷化鎵（砷鋁鎵）紅外發(fā)射管和 高靈敏度的光敏晶體管組成。 后向通道設(shè)計(jì) 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)總要對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)操作，因此，在這樣的系統(tǒng)中，總要有后向通道。 （ 2）是一個(gè)輸出通道。但后向通道是一個(gè)輸出通道，而且輸出電平較高，不易受到直接損害。 根據(jù)單片機(jī)輸出信號(hào)形態(tài)及控制對(duì)象要求，后向通道應(yīng)解決： （ 1）功率驅(qū)動(dòng)。通常采用信號(hào)隔離﹑電源隔離和對(duì)功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零切換等方法進(jìn)行干擾防治。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用 恒壓恒流橋式 2A 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N， L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。 4腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由表 2 可知 EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng) EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。當(dāng) VI＞ VRBF1時(shí)， U1A 輸出高電平， U2A輸出高電平經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖剑姍C(jī)正轉(zhuǎn)。 VA， VB是由爐體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)感器轉(zhuǎn)換電壓的上下限，即反應(yīng)爐體壓強(qiáng)控制范圍。 Rs1上電壓大于 VREF2，電機(jī)過流， U5A 輸出低 電平。但電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)中線圈中的電流也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態(tài)分開。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間一般小于 0． 8 s， C1充電時(shí)間一般為 0． 8～ 1 s。 下圖 35是其引腳圖： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 硬件設(shè)計(jì) 19 圖 35 L298引腳圖 15 腳是輸出電流反饋引腳，其它與 L293 相同。 本設(shè)計(jì)中采用帶有鎖存功能的驅(qū)動(dòng)器 74hc573顯示驅(qū)動(dòng)器 ,它的管腳如圖 36 74hc573 管腳介紹所示 ,用單片機(jī)的并行口控制 ,四個(gè)數(shù)碼顯示電路用 4 條位選線 ,用專用驅(qū)動(dòng)芯片控制可以減少對(duì) CPU的利用時(shí)間 ,單片機(jī)將有更多的時(shí)間去完成其他功能 . 圖 36 74HC573的管腳 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 硬件設(shè)計(jì) 20 該芯片共有 20個(gè)管腳，管腳 D 端與單片機(jī)管腳相接， Q端與 4 位共陰八段數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h、 dp 端分別相連，數(shù)碼管的位選端與單片機(jī) 的 I/O口相接 。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。 主程序清單如下： //================函數(shù)聲明 include define uchar unsigned char define uint unsigned int define pwm_t 4000//=================================周期為 4 毫秒 bit flag_pwm。//=======================測(cè)試裝置測(cè)得到電機(jī)轉(zhuǎn)速 uchar t0。//====(既保存 M2上次的脈沖大小等待下次新脈沖的刷新 ) uint hight。//===================================數(shù)碼管的第一位變量 //uint low。//共陰四位數(shù)碼管 0f 的斷 碼 uchar code table_pwm[]={1,2,3,4,5,6,7}。//======================中間偏右的紅外信號(hào)接口 sbit right=P2^3。 //==電機(jī) M1 的極性控制端 ,M1=0 電機(jī)正轉(zhuǎn)； if=1 電機(jī)負(fù)轉(zhuǎn) sbit M2=P0^3。 sbit fore=P0^7。 ge=k%1000%100%10。 dula=0。 three=0。 three=1。 dula=1。 P0=0xff。 P0=table[ge]。 delay_1ms(1)。 display()。中間兩個(gè)管子得到高電平了嗎 { if(rightamp。//高電平脈寬達(dá)到最大值 =pwm_t。//小車就自動(dòng)表演尋找線路 else { if(left!=0)//判斷黑線是否在左邊 delay_pwm(4)。//后邊電機(jī)前轉(zhuǎn) M2=1。 break。 if(hight_M1pwm_t/2) { hight_M1=100。//hight_M2=pwm_t/4 然后增大高電平時(shí)間 hight=hight_M2。 if(hight_M1pwm_t/2) { hight_M1=100。//hight_M2=pwm_t/4 然后增大高電平時(shí)間 hight=hight_M2。 if(hight_M1pwm_t/2) { hight_M1=100。//將前邊電機(jī)的脈寬調(diào)時(shí)間長(zhǎng)點(diǎn) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4軟件設(shè)計(jì) 29 hight=hight_M2。 if(hight_M1pwm_t/2) { hight_M1=100。//將前邊電機(jī)的脈寬調(diào)時(shí)間長(zhǎng)點(diǎn) hight=hight_M2。 if(hight_M1pwm_t) { hight_M1+=400。 hight=hight_M2。//前邊電機(jī)右拐 flag_pwm=1。 hight_M2+=100。hight_M1=1000)。 數(shù)字濾波技術(shù)： 一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的模擬輸入信號(hào)中，均含有種種噪音和干擾，它們來自被測(cè)量本身、傳感器、外界干擾等。對(duì)于隨機(jī)干擾，我們可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或?yàn)V除。 數(shù)字濾波可以根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便，功能強(qiáng)的特點(diǎn)。若多次采樣后，信號(hào)總是變 化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號(hào)，由于開關(guān)量信號(hào)主要是來自各類開關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開關(guān)、操作按鈕、電氣觸點(diǎn)等，對(duì)這些信號(hào)的采集不能用多次平均的方法，必須絕對(duì)一致才行。前者有良好的抗 ‘ 毛刺 ’ 干擾能力，后者不耐干擾，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，它就會(huì)盲目鎖存當(dāng)前的 數(shù)據(jù)，也不管此時(shí)數(shù)據(jù)是否有效。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個(gè)數(shù)據(jù)。 焦作大