【正文】 .......... 16 四路運(yùn)算放大器 LM324 和雙運(yùn)算放大器 LM358......................................... 17 尋跡光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì) ................................................................................ 17 尋跡光電對(duì)管的安裝 ....................................................................................... 19 IV 超聲波檢測(cè)處理模塊設(shè)計(jì) ...................................................................................... 20 超聲波測(cè)距原理 ................................................................................................ 20 超聲波測(cè)距模塊 HCSFR05............................................................................ 20 轉(zhuǎn)速檢測(cè)接口設(shè)計(jì) .................................................................................................. 22 霍爾傳感器工作原理 ........................................................................................ 22 A44E霍爾測(cè)速模塊 ......................................................................................... 23 光電隔離模塊設(shè)計(jì) .................................................................................................. 25 光耦芯片 TLP5214 .......................................................................................... 25 光電隔離模塊的電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 27 液晶顯示接口設(shè)計(jì) .................................................................................................. 27 1602A 液晶顯示模塊 ........................................................................................ 27 4 硬件及功能調(diào)試 ...................................................................................................... 31 硬件電路測(cè)試 .......................................................................................................... 31 功能模塊測(cè)試及功能實(shí)現(xiàn) ...................................................................................... 31 電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn) ........................................................................................ 31 尋 跡功能的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................ 31 避障功能的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................ 32 車(chē)速檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................ 32 5 總結(jié) .............................................................................................................................. 33 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 34 致謝 .................................................................................................................................. 35 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .......................................................................... 36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 ............................................................................... 37 1 緒論 1 1 緒論 前言 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的智能化和小型化越來(lái)越成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 （含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)室； 起始時(shí)間： 118 周 ； 基本要求： 1）系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)； 2）尋跡模塊接口硬件設(shè)計(jì)； 3）超聲波換能器接口設(shè)計(jì)； 4）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)； 5） 1602 液晶接口設(shè)計(jì)； 6）轉(zhuǎn)速檢測(cè)接口設(shè)計(jì)等 （論文）的工作量要求 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)） *或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 400 學(xué)時(shí) ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： A4 圖紙 5 張 ③ 其他要求： 論文字?jǐn)?shù) 萬(wàn)字以上；外文翻譯 5000 字以上；參考文獻(xiàn) 15 篇以上（含英文參考文獻(xiàn) 3 篇） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系（教研室）主任審批： 年 月 日 說(shuō)明： 1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入附件冊(cè)，一份教師自留 。涉及到傳感器位置檢測(cè)，直流電機(jī)調(diào)速控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多方面的知識(shí) 。行駛時(shí)間、速度、里程的顯示用一塊 1602LCD。機(jī)器人由于具有高度的靈活性、可以幫助人們提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)，在世界各地的生產(chǎn)生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [1]。路線檢測(cè)的準(zhǔn)確與否直接影響小車(chē)尋跡時(shí)的行駛狀態(tài)及速度，而自動(dòng)規(guī)避障礙在實(shí)際生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用，因此尋求一種低成 本、抗干擾性強(qiáng)并且位置指示準(zhǔn)確的障礙檢測(cè)方法具有重要意義。 硬件設(shè)計(jì)主要 要求 本題目要求對(duì)一玩具小車(chē)進(jìn)行 控制 ，使小車(chē)能夠在引導(dǎo)線指引下自動(dòng)循跡 ； 遇到引導(dǎo)線前設(shè)置的障礙時(shí)， 要求 小車(chē)能夠自動(dòng)躲避障礙，并重新找到 引導(dǎo)線恢復(fù)循跡。 在 玩具電動(dòng)車(chē)上 ，加裝反射式紅外光電傳感器、超聲波傳感器、速度檢測(cè)傳感器 等部件 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能控制。 AT89S52 是一個(gè)超低功耗，和標(biāo)準(zhǔn) 51 系列單片機(jī)相比較具有運(yùn)算速度快，抗干擾能力強(qiáng)，支持 ISP 在線編程，片內(nèi)含 8k 空間的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，具有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè) I/O 口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 [3]。此方法性能較好，電路和控制都比較簡(jiǎn)單。 表 電機(jī)控制方式對(duì)比 直流電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速性能 較好 較差 位置控制精度 較差 好 驅(qū)動(dòng) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 穩(wěn)定性 較好 好，僅與控制脈沖有關(guān) 由上表可以看出步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)都有各自的優(yōu)點(diǎn)。由于蓄電池的體積過(guò)于龐大，我們的車(chē)體在 設(shè)計(jì)時(shí)空間有限，在小型電動(dòng)車(chē)上使用極為不方便，因此我們放棄此方案。 RPR359F 是一種 一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管 [7]。這種方案也是可以的。 速度檢測(cè)模塊論證與選擇 方案一：旋轉(zhuǎn)編碼器?；魻杺鞲衅鲀r(jià)格便宜且具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高等特點(diǎn)，能很好地滿(mǎn)足車(chē)輪測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要。 b. 使用 9V 可充電動(dòng)力電池組為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電源。前電機(jī)控制轉(zhuǎn)向，后電機(jī)為主驅(qū)。因此，控制器電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于各種接口電路的設(shè)計(jì)，包括：系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)、尋跡模塊接口設(shè)計(jì)、超聲波換能器接口設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)接口設(shè)計(jì)、 1602 液晶接口設(shè)計(jì)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。當(dāng) 1 秒寫(xiě)入到端口 0 引腳，該引腳可作為高阻抗輸入。作為輸入，端口 1 由于內(nèi)部上拉電阻外部被拉低時(shí)將吸收電流引腳的源電流。 c. 看門(mén) 狗定時(shí)器復(fù)位：看門(mén)狗定時(shí)器是可以根據(jù)用戶(hù)程序正常運(yùn)行周期設(shè)定的專(zhuān)用定時(shí)器。一種是采用了三端穩(wěn)壓芯片 LM7805， 這是一種功耗型的穩(wěn)壓芯片 。本設(shè)計(jì)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用 L298 集成H 橋芯片 如圖 。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。 VSS 9 腳接經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后的 +5V， VS 4 腳直接接 +9V 電源。其具有如下特點(diǎn)： a. 塑料透鏡可以提高靈敏度。我們選擇 LM324 和LM358 來(lái)做尋跡檢測(cè)電路的電壓比較器。 尋跡光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的光電對(duì)管檢測(cè)電路如 圖 所示。 圖 反射型光電探測(cè)器位置分布及安裝示意圖 A管 B管 C管 F管 E管 D管 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖中光電傳感器全部在一條直線上。 超聲波傳感器是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性，通過(guò)接受自身發(fā)射的超聲波反射信號(hào)，根據(jù)超聲波的發(fā) 出和接受回波的時(shí)間差及傳播速度，計(jì)算出傳播距離，從而得到障礙物的距離信息。高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間 [13]。 磁鐵在車(chē)輪上的安裝示意圖 如 圖 所示 。 圖 超聲波模塊實(shí)物圖 b. 引腳功能 (1) VCC:電源端 ； (2) Trig:觸發(fā)控制信號(hào)輸入 ； (3) Echo:回響信號(hào)輸出 ； (4) Out:開(kāi)關(guān)量輸出端 ； (5) GND:公共地 。超聲波檢測(cè)的原理是：超聲波發(fā)生器 T發(fā)出超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)信號(hào)遇到障礙物時(shí)反射回來(lái)，被接收器 R收到。從簡(jiǎn)單、方便、可靠角度出發(fā)，同時(shí)在車(chē)體頭部底盤(pán)裝設(shè)