【文章內(nèi)容簡介】 負載 (比如繼電器，直流電機 )，和開關電源晶體管。內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。其額定工作電流為 1A，最大可達 ， Vss 電壓最小 ，最大可達 36V。 輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系 L293d 可直接的對電機進行控制，無須隔離電路。通過單片機的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作（ 表 1是其使能端、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系。 ），操作非常方便，亦能滿足直流減速電機的大電流要求。調(diào)試時在依照上表，用程序輸入對應的碼值，即可 以實現(xiàn)對應的操作。其驅(qū)動電路原理圖如下所示： 避障電路的原理與設計 用漫反射式光電開關進行避障。光電開關實際發(fā)射頭與接收頭于一體的檢測開關，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。當有光線反射回來時，輸出低電平。當沒有光線反射回來時，輸出高電平。單片機根據(jù)接收頭電平的高低做出相應控制，避免小車碰到障礙物。由于 接收管輸出 TTL 電平，有利于單片機對信號的處理。 小車采用漫反射式傳感器進行避障的電路原理圖如 下圖所示： 光電開關避障電路原理圖 避障光電開關實物圖 光電開關的安裝 在避障傳感器的設計中，我們在車體底盤的前端裝有四個傳感器，用來起到避障的作用。四個傳感器的安裝位置與安裝方法相一致。具體的安裝位置如上圖 ： 循跡電路的原理與設計 采用 RPR220 型光電對管完成系統(tǒng)循跡任務，循跡電路是用以實現(xiàn)小車沿著場地的黑色弧形引導軌跡 BC 進行前進和位置校正的，且小車不能偏離該軌跡。本課題設計中采用自制的 RPR220 型光電對管完成系統(tǒng)循跡任務 ，傳感器的數(shù)據(jù)線輸出信號為開關量，可直接與單片機的 I/O 引腳相連接，硬件電路實現(xiàn)比較簡單，其靈敏度可以通過調(diào)節(jié)多圈電位調(diào)。 在循跡檢測傳感器設計中，我們在車體底盤的前端裝有兩個傳感器，用來檢測 黑色弧形軌跡， 起到循跡前進的作用。具體的安裝位置實物圖如下圖所示： 硬件電路 實物圖 金屬檢測電路的原理與設計 金屬傳感器性能的好壞對于該系統(tǒng)的功能是否能實現(xiàn)，起著十分重要的作用。我們選用的是 LJ12A34Z/BX 型號的電感式接近開關進行金屬檢測工作，其電路原理如下圖所示， 由于其數(shù)據(jù)輸出端通過 上拉電阻，輸出的是 TTL電平， 輸出信號為開關量，可直接與單片機的 I/O 引腳相連接，硬件電路簡單，容易操作。其原理 圖如下所示： 電感式接近開關原理圖 鐵片轉(zhuǎn)移電路原理與設計 ， 鐵片轉(zhuǎn)移電路主要運用了線圈通電 產(chǎn)生磁場的原理，借助其所產(chǎn)生的磁場，把金屬傳感器檢測到的鐵片按題目的要求轉(zhuǎn)移到指定位置的操作要求，本設計電路中采用的是將線圈的輸入端直接與單片機的 I/O 相連接，通過改變單片機引腳的高低電平即可以實現(xiàn)線圈有磁性的變化。 語音提示電路的原理與設計 本設計中的智能救援小車的語音提示系統(tǒng)由 IDS1420 錄放音模塊和功率放大電路組。語音提示電路主要用來提示救援小車的工作狀態(tài)。 IDS1420 語音電路和功率放大電路的原理圖如下所示： IDS1420 語音電路原理圖 系統(tǒng)其它功能的擴展 DS18B20 測量環(huán)境溫度。測溫電路主要功能是用來測量環(huán)境溫度并通過液晶顯示，本系統(tǒng)測溫電路采用美國 dallas 公司的 ds18b20 數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度的測量這種傳感器體積小，使用電壓寬，測量溫度范圍為55攝氏度到 125攝氏度，一總線的數(shù)字方式傳送，大大提高了系統(tǒng)的考干擾能力。系統(tǒng)原理圖如下圖所示 。 無線遙控電路主要實現(xiàn)小車的無線操作，系 統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，由單片機進行控制操作。 。 光電碼盤為 32 份黑白相間的圓盤，將其緊貼在車輪的內(nèi)側(cè)。在鋁合金車架上打一個圓孔， RPR220 型光電對管通過圓孔對光電碼盤進行檢測就可以得到車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。從而計算出小車前進的路程。 車輪的直徑為 6cm，車輪的周長為 L＝ 2*π *R＝ 2**= 光電碼盤被平均分成了 36 份，每一份的弧長為 L=L/36=假設單片機檢測到黑白信號的變化為 n，則 小車走過的路程為 S＝ n* 。 傾角傳感器通常用于測量角度和斜坡的高度，在救援小車系統(tǒng)的設計中，我們用 WQH3645 傾角傳感器測量斜坡的高度，它是采用高性能磁敏感元件，利用重力結構 , 可無電接觸點的測量傾斜角度。具有體積小、靈敏度高、壽命長、抗振動、耐環(huán)境污染（耐水，油和各種惡劣環(huán)境） .特別適合 用于運動頻繁場合的 水平姿態(tài)角度的測控和平面定位等工作場合。其原理圖如下所示： ADC0832 組成的電壓測量電路，并通過液 晶顯示救援小車系統(tǒng)電池組的電壓。以 考電壓，低于 報警提示充電。 四、軟件設計的實現(xiàn)與說明 主程序流程圖 我們所設計的軟件的主程序流程圖如下圖所示： 路面循跡子程序流程圖 智 能救援小車系統(tǒng)的部分程序清單 include define uchar unsigned char define uint unsigned int define forward 0x5f define back 0x0f define right 0x4f define left 0x1f define stop 0xff define bleft 0x9f define bright 0x6f sbit cs_245=P3^4。 //光電開關信號輸入使能端 sbit c=P1^2。 //轉(zhuǎn)向燈使能端 sbit baojing=P1^4。 //報警控制位 sbit jdq=P3^1。 //抓金屬控制位 sbit js=P3^0。 //金屬探測位 uchar code lcd[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x38,0x39}。 //液晶顯示代碼 uchar date1=0,second=0,minute1=0,minute2=0。 //時間 uchar number1=0 ,number=0。 //障礙物標志個數(shù) /**********************/ /*電機控制部分 */ /*********************/ void run_forward() //向前運動 { P2=forward。delay(1000)。 display()。 } void run_back() //向后 運動 { P2=back。 delay(1000)。 display()。 } void run_left() //向前左轉(zhuǎn) { P2=left。 delay(2500)。 display()。 } void run_right() //向前右轉(zhuǎn) { P2=right。 delay(2021)。display()。} /* 尋跡子程序 void xunji() { uchar temp=0 。 cs_245=0。 temp=P0amp。0xc0。 //白線的檢測 switch(temp) { case 0xc0:{ run_forward()。 deng(forwardd)。cs_245=0。} break。// case 0x80:{run_left()。 run_right()。deng(rightd)。 cs_245=0。} break。 case0x40:{run_right()。 run_left()。deng(leftd)。cs_245=0。} break。//right default :break。} } /*避障子程序 void bizhang() { uchar temp2=0， c1=0,c2=0,c3=0,c4=0,c5=0,c6=0,c7=0。 。 cs_245=0。 temp2=P0amp。0x38。 //檢測障礙 switch(number) //障礙物的個數(shù)判斷來做相應的轉(zhuǎn)向 { case 1:{ run_forward()。 deng(forwardd)。cs_245=0。} break。 case 2:{ run_right()。deng(rightd)。 cs_245=0。} break。 case 3:{ run_left()。deng(leftd)。cs_245=0。} break。 case 4:{ run_forward()。 deng(forwardd)。cs_245=0。} break。 case 5:{ run_right()。deng(rightd)。 cs_245=0。} break。 default :break。 } } //時間顯示函數(shù) void display() { uchar lcd1[1]=0,lcd2[1]=0,lcd3[1]=0,lcd4[1]=0。 lcd1[0]= lcd[date1]。//m1 lcd2[0]=lcd[second]。//m2 lcddisplay2(lcd1,lcd2,lcd3, lcd4 )} void star() {TMOD=0x11。IE=0x8b。} //定時器的 //主函數(shù) void main(void) { star()。 //定時器的初始化 while(1) { xunji()。 //尋跡子程序 bizhang()。 //避障子程序 } } 五、系統(tǒng)功能測試 使用儀器及設備清單的說明 本次設計中使用的相關儀器清單如下表所示 使用儀器及設備列表 系統(tǒng)功能測試 基本要求部分的功能測試 (1) 在規(guī)定的場地內(nèi)智能救援小車從 A門進入，自動選擇路徑從 B門出來。小車行駛路線的示意圖如下所示： 發(fā)揮部分的功能測試 救援小車在 B 門的位置通過循跡電路沿著黑色引導線 BC 前進，在金屬傳感器檢測到鐵片 D 時，單片機控制相應的電路將鐵片撿起并轉(zhuǎn)移到指定的位置，在這個過程中單 片機同時控制相應的電路發(fā)出語音和發(fā)光提示，指示智能救援小車以完成救援任務。 智能救援小車在實現(xiàn)發(fā)揮部分時所行駛的路線示意圖如下所示： 小車發(fā)揮部分功能及其它功能測試 測試步驟如下： （ 1）首先把小車放在場地的入口處 ，按照題目所規(guī)定的要求，智能救援小車從 A 門進入自動選擇路徑從 B 門出來。在行駛過程中，救援小車可以自動選擇路徑行走，其行走路線如上圖所示。智能救援小車從 A門進入后開始計時，并通過液晶顯示來顯示救援小車系統(tǒng)所消耗的時間，再從 B 門出來。在行進過程中，救援小車可以自動避開墻壁，找到通路，可以在三分鐘之內(nèi)完成到達 B門的要求，在 B 門處，小車檢測到黑色標志，小車停止運行，同時發(fā)出聲光，提示基本部分測試完畢。 （ 2） 救援小車從 B門外，通過循跡黑色弧形引導線 BC 前進（引導軌跡為2 厘米寬），在循跡黑色弧形引導線途中，通過接近開關電路檢測到鐵片 D 時停車 3 秒（注意：鐵片 D 放置在軌跡 BC 前二分之一段上的任意位置），并由語音電路發(fā)出語音提示，由 LED 發(fā)光電路發(fā)光提示。單片機通過金屬傳感器電路采集到金屬信息時，通過控制相應的磁感應電路接通產(chǎn)生磁場，利用線圈通電時可產(chǎn)生磁場的原理撿起鐵片，撿起鐵片之后金屬傳感器的檢測信號不再發(fā)生變化，救援小車繼續(xù)沿黑色引導軌跡前進。當救援小車到達黑色弧形引導軌跡線的終點 C 之后，小車通過 RPR220 型光電對管電路通 知單片機救援小車已完成本次救援任務，單片機通過控制相應的電機驅(qū)動電路停止電機的運行，通過改變相應的磁感應電路的電平狀態(tài)放下鐵片 D，液晶顯示電路分別顯示走過 BD、DC段軌跡所消耗的時間。同時在此過程中，單片機控制語音電路和發(fā)光二極管發(fā)光電路同時發(fā)出語音和發(fā)光的提示，指示救援小車的救援任務結束（救援小車系統(tǒng)測試的具體參數(shù)見下表）。 智能救援小車