【文章內容簡介】 用最小系統即可，系統原理圖如圖 115所示。 圖 115 單片機最小系統 X1 X2 接外部晶振， EA接高電平表示使用片內的 ROM。 P2 端口用于紅外傳感器的信號輸入端 。 在輸出控制信號方面使用了 P1 端口的 4 位 、 控制一路電機、 。這樣就完成了單片機的最小系統設計。 第二章 系統 硬件設計 由上述的系統框圖就可以把整個系統分成 3大部分來分別實現操作。第一部分， 第 12 頁 共 26 頁 路面檢測系統。第二部分，直流驅動部分。第三部分，單片機最小系統。下面就將一一陳述這三大部分的具體實現方法 。 2． 1 路面檢測系統部分 在方案論證里，使用了 4 個紅外線光敏管來檢測地面上的黑色引導線，并把其輸出的電平信號和有變阻器引出的電平一同送入 lm324 進行電壓比較。光敏管引出的信號有 正 相端輸入、可變電阻信號由 反 相端輸入 。調節(jié)可變電阻就可以間接的改變傳感器的靈敏度。經過 lm324 整形后的輸出信號有每個集成器的輸出口輸出給 52 單片機 。 當其中一路傳感器接觸到黑色的導線的時候，傳感器輸出的高電平信號給lm324。 經過電壓比較， lm324 輸出高電平信號 ，遇白色地面， 經過電壓比較， lm324輸出低電平信號 。 光電傳感器使用的是 TCRT5000 反射式光電傳感器 ，如圖 21 所示。 圖 21 TRCT5000圖示 它是由紅外線發(fā)射管和接收管組成的，當發(fā)射管發(fā)射的紅外線經白色地面返回接收管，接收管就導通形成回路。沒有接收到紅外信號就 截止，斷路。利用這一特點就可以把傳感器是否接觸到黑色導線的信息以電平的方式傳回單片機。 第 13 頁 共 26 頁 圖 22 內部結構原理圖示 但是由于傳感器的特性，產生的電平信號不穩(wěn)定，整體的波形包含各種干擾且不能調整傳感器的靈敏度。為了取得比較規(guī)范的 TTL 電平，可以使用 lm324 對信號進行整形，而且可以通過可變電阻的使用對傳感器的靈敏度進行調整。 Lm324 是 14 管腳的封裝，有 4 組相同的集成電路。 4 管腳 VCC 接電源、 11 管腳接地。管腳圖示如圖 23 圖 23 lm324管腳圖 89C52 單片機硬件結構 小車的尋跡功能就 是由單片機進行控制的，路面監(jiān)測電路部分主要是把路面的信息已電平的方式反映給單片機，然后有單片機根據預先編入的程序進行處理，然后把輸出信息由指定的端口輸出控制相應的電路。 直流驅動模塊 單片機用于測控系統時，總要有于被測對象相聯系的驅動電路聯系。因此，驅動電路設計與被測對象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關。在驅動電路設計時要考慮到傳感器，單片機輸出信號的等因素。因此，在驅動電路中要考慮到自身的信號輸入要求以及對驅動電機控制能力的要求。 對被測對象的信號的拾取其主要任務就是最忠實地反映被測對象的真實狀態(tài) ，它包括實時性與測量精度。同時使這些測量信號能滿足計算機輸入接口的電平要求。 因此，單在工業(yè)控制系統中，單片機總要對控制對象實現操作，因此，在這樣的 第 14 頁 共 26 頁 系統中，總要有后向通道。后向通道是計算機實現控制運算處理后，對控制對象的輸出通道接口。 根據單片機的輸出和控制制信號的要求，對驅動電路具有以下要求： （ 1） 小信號輸出、大功率控制。根據目前單片機輸出功率的限制，不能輸出控制對象所要求的功率信號。 （ 2） 是一個輸出通道。輸出伺服驅動系統控制信號，而伺服驅動系統中的狀態(tài)反饋信號通常是作為檢測信號輸入前向通道。 根 據單片機輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應解決： 功率驅動。將單片機輸出信號進行功率放大，以滿足伺服驅動的功率要求。 干擾防治。主要防治伺服驅動系統通過信號通道﹑電源以及空間電磁場對計算機系統的干擾。通常采用信號隔離﹑電源隔離和對功率開關實現過零切換等方法進行干擾防治。 本設計調速采用 PWM 調速： 為順利實現電動小汽車的左轉和右轉，本設計采用了可逆 PWM 變換器?？赡?PWM變換器主電路的結構式有 H型、 T 型等類型。我們在設計中采用了常用的雙極式 H型變換器，它是由 4個三極電力晶體管和 4個續(xù)流二極管組成的橋式電 路。圖 28為雙極式 H型可逆 PWM變換器的電路原理圖。 圖 28 雙極式 H型 雙極式 PWM 變換器的優(yōu)點如下： （ 1）電流一定連續(xù)； （ 2）可使電動機在四象限中運行； q48050q28050q18550q38550r110kr210kr4r3M1 2A74L S 061 2A74L S 0612A74L S 0612A74L S 061K1KV C C D1 D3D2 D410K10K 第 15 頁 共 26 頁 （ 3）電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)； （ 4）低速時，每個晶體管的驅動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導通； （ 5）低速平穩(wěn)性好，調速范圍可達 20210 左右。 脈寬調制原理： 脈寬調制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點輸入信號就可使其輸出電壓達到飽和值，當輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉換作用。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。一個輸入信號是鋸齒波調制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調制信號相減，從而在運算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性 ,也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性 ,因而改變了 電動機的轉向 .改變控制電壓的大小 ,則調節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度 ,從而調節(jié)電動機的轉速 .只要鋸齒波的線性度足夠好 ,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的 . 查資料后，發(fā)現可以選用 l298n 驅動芯片來處理。管腳示意圖如 29所示。 圖 29 l298n管腳示意圖 L298N 是專用驅動集成電路，屬于 H橋集成電路， 輸出電流大，功率 強。其輸出電流為 2A，最高電流 4A，最高工作電壓 50V，可以驅動感性負載，如大功率直流電機，步進電機 ，電磁閥等，特別是其輸 入端可以與單片機直接相聯，從而很方便地受單片機控制。當驅動直流電機時，可以直接控制步進電機，并可以實現電機正轉與反轉， 實現此功能只需改變輸入端的邏輯電平。為了避免電機對單片機的干擾。 根據 l298n 的管腳圖， 2， 3管腳控制一路電機、 5,7 是與之對應的控制端口。 13,14管腳控制一路電機、 10,12 是與之對應的控制端口。 6,11 是兩個使能端 。 4 管腳是供 第 16 頁 共 26 頁 電機電壓的輸入口。 9管腳是芯片電壓的輸入。 8接地和散熱片相連接。 1和 15接地。 根據上述的排列可以畫出直流驅動模塊的電路圖，如圖 210 所示。 圖 210 直流驅動模塊原理圖 這樣三部分的模塊就可以組成整個尋跡系統。三部分模塊可以先獨立完成，然后通過排針利用跳線進行相互的通信。這樣的模塊獨立制作更方便，檢查也更準 系統連接框圖 第三 章 系統 軟件設計 系統軟件設計說明 ： 在進行單片機控制系統設計時，除了系統硬件設計外，大量的工作就是如何根據每個生產對象的實際需要設計應用程序。因此，軟件設計在微機 第 17 頁 共 26 頁 控制系統設計中占重要地位。對于本系統，軟件更為重要。 在單片機控制系統中，大體上可分為數據處理、過程控制兩個基本類型。數據處理包括：數據的采集、數字濾波、標度 變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便