【正文】 .......... 16 四路運算放大器 LM324 和雙運算放大器 LM358......................................... 17 尋跡光電對管電路的設計 ................................................................................ 17 尋跡光電對管的安裝 ....................................................................................... 19 IV 超聲波檢測處理模塊設計 ...................................................................................... 20 超聲波測距原理 ................................................................................................ 20 超聲波測距模塊 HCSFR05............................................................................ 20 轉速檢測接口設計 .................................................................................................. 22 霍爾傳感器工作原理 ........................................................................................ 22 A44E霍爾測速模塊 ......................................................................................... 23 光電隔離模塊設計 .................................................................................................. 25 光耦芯片 TLP5214 .......................................................................................... 25 光電隔離模塊的電路設計 ................................................................................ 27 液晶顯示接口設計 .................................................................................................. 27 1602A 液晶顯示模塊 ........................................................................................ 27 4 硬件及功能調試 ...................................................................................................... 31 硬件電路測試 .......................................................................................................... 31 功能模塊測試及功能實現(xiàn) ...................................................................................... 31 電機驅動功能的實現(xiàn) ........................................................................................ 31 尋 跡功能的實現(xiàn) ................................................................................................ 31 避障功能的實現(xiàn) ................................................................................................ 32 車速檢測的實現(xiàn) ................................................................................................ 32 5 總結 .............................................................................................................................. 33 參考文獻 ......................................................................................................................... 34 致謝 .................................................................................................................................. 35 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 .......................................................................... 36 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 ............................................................................... 37 1 緒論 1 1 緒論 前言 隨著電子技術、計算機技術、智能控制技術的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的智能化和小型化越來越成為人們關注的熱點。 （含起始時間、設計地點）： 設計地點：單片機實驗室； 起始時間： 118 周 ； 基本要求： 1）系統(tǒng)電源設計； 2）尋跡模塊接口硬件設計； 3）超聲波換能器接口設計； 4）直流電機驅動電路設計； 5） 1602 液晶接口設計； 6）轉速檢測接口設計等 （論文）的工作量要求 ① 實驗（時數(shù)） *或實習（天數(shù)）： 400 學時 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： A4 圖紙 5 張 ③ 其他要求： 論文字數(shù) 萬字以上；外文翻譯 5000 字以上；參考文獻 15 篇以上（含英文參考文獻 3 篇） 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系（教研室）主任審批： 年 月 日 說明： 1 本表一式二份，一份由學生裝訂入附件冊，一份教師自留 。涉及到傳感器位置檢測，直流電機調速控制及計算機應用等多方面的知識 。行駛時間、速度、里程的顯示用一塊 1602LCD。機器人由于具有高度的靈活性、可以幫助人們提高生產(chǎn)率、改進產(chǎn)品質量和改善勞動條件等優(yōu)點，在世界各地的生產(chǎn)生活領域得到了廣泛的應用 [1]。路線檢測的準確與否直接影響小車尋跡時的行駛狀態(tài)及速度，而自動規(guī)避障礙在實際生產(chǎn)生活中有廣泛應用，因此尋求一種低成 本、抗干擾性強并且位置指示準確的障礙檢測方法具有重要意義。 硬件設計主要 要求 本題目要求對一玩具小車進行 控制 ，使小車能夠在引導線指引下自動循跡 ； 遇到引導線前設置的障礙時， 要求 小車能夠自動躲避障礙，并重新找到 引導線恢復循跡。 在 玩具電動車上 ，加裝反射式紅外光電傳感器、超聲波傳感器、速度檢測傳感器 等部件 ,實現(xiàn)對電動車運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。 AT89S52 是一個超低功耗，和標準 51 系列單片機相比較具有運算速度快，抗干擾能力強，支持 ISP 在線編程，片內含 8k 空間的可反復擦寫 1000 次的 Flash只讀存儲器，具有 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個 I/O 口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 [3]。此方法性能較好，電路和控制都比較簡單。 表 電機控制方式對比 直流電機 步進電機 調速性能 較好 較差 位置控制精度 較差 好 驅動 簡單 復雜 穩(wěn)定性 較好 好，僅與控制脈沖有關 由上表可以看出步進電機和直流電機都有各自的優(yōu)點。由于蓄電池的體積過于龐大，我們的車體在 設計時空間有限，在小型電動車上使用極為不方便，因此我們放棄此方案。 RPR359F 是一種 一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管 [7]。這種方案也是可以的。 速度檢測模塊論證與選擇 方案一：旋轉編碼器。霍爾傳感器價格便宜且具有體積小、靈敏度高、響應速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高等特點，能很好地滿足車輪測速系統(tǒng)設計的需要。 b. 使用 9V 可充電動力電池組為系統(tǒng)提供基準電源。前電機控制轉向，后電機為主驅。因此，控制器電路設計的關鍵在于各種接口電路的設計，包括：系統(tǒng)電源設計、尋跡模塊接口設計、超聲波換能器接口設計、轉速檢測接口設計、 1602 液晶接口設計、直流電機驅動電路設計。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。當 1 秒寫入到端口 0 引腳，該引腳可作為高阻抗輸入。作為輸入，端口 1 由于內部上拉電阻外部被拉低時將吸收電流引腳的源電流。 c. 看門 狗定時器復位：看門狗定時器是可以根據(jù)用戶程序正常運行周期設定的專用定時器。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 。本設計中電機驅動采用 L298 集成H 橋芯片 如圖 。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 VSS 9 腳接經(jīng)過穩(wěn)壓后的 +5V， VS 4 腳直接接 +9V 電源。其具有如下特點： a. 塑料透鏡可以提高靈敏度。我們選擇 LM324 和LM358 來做尋跡檢測電路的電壓比較器。 尋跡光電對管電路的設計 本設計的光電對管檢測電路如 圖 所示。 圖 反射型光電探測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)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（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，通過接受自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波的發(fā) 出和接受回波的時間差及傳播速度，計算出傳播距離，從而得到障礙物的距離信息。高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間 [13]。 磁鐵在車輪上的安裝示意圖 如 圖 所示 。 圖 超聲波模塊實物圖 b. 引腳功能 (1) VCC:電源端 ； (2) Trig:觸發(fā)控制信號輸入 ； (3) Echo:回響信號輸出 ； (4) Out:開關量輸出端 ； (5) GND:公共地 。超聲波檢測的原理是：超聲波發(fā)生器 T發(fā)出超聲波信號，當這個信號遇到障礙物時反射回來，被接收器 R收到。從簡單、方便、可靠角度出發(fā)，同時在車體頭部底盤裝設