【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圍芯片也需要復(fù)位。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平和單片機(jī)一致，則可以與單片機(jī)復(fù)位腳相連，因此，非門(mén)在這里不僅起了反向作用，還增大了驅(qū)動(dòng)能力，電容 C1，C2 起慮波作用，防止干擾竄入復(fù)位端產(chǎn)生誤動(dòng)作 [5]。 燒寫(xiě)接口電路RST 置高電平，然后向單片機(jī)串行發(fā)送編程命令。(SCK)輸入移位脈沖，(MISO)串行輸出，(MOSI)串行輸入。被燒寫(xiě)的單片機(jī)一定是最小系統(tǒng)（單片機(jī)已經(jīng)接好電源，晶振，可以運(yùn)行） 。如圖 33 燒寫(xiě)接口電路。圖 33 燒寫(xiě)接口電路 無(wú)線遙控模塊此模塊實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電遠(yuǎn)距離控制小車(chē)的停啟、方向行駛的功能，在整個(gè)小車(chē)系統(tǒng)中起到不可忽視的作用。浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 無(wú)線遙控工作原理圖 34 是無(wú)線電遙控設(shè)備方框圖，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。發(fā)射機(jī)主要包括編碼電路和發(fā)射電路。編碼電路由操縱器(操縱開(kāi)關(guān)或電位器等)控制，操縱者通過(guò)操縱器；使編碼電路產(chǎn)生所需要的控制指令。這些控制指令是具有某些特征的、相互間易于區(qū)分的電信號(hào)，例如：用頻率為 270Hz 的正弦信號(hào)作為控制左舵的指令，用頻率為 350Hz 的正弦信號(hào)作為控制右舵的指令，即不同頻率的正弦信號(hào)代表不同的控制指令。除了可利用頻率特征外，還可用正弦信號(hào)的幅度及相位特征、脈沖信號(hào)的幅度、寬度及相位特征以及碼組特征等表示各種指令。圖 34 無(wú)線電遙控設(shè)備方框圖編碼電路產(chǎn)生的指令信號(hào)都是頻率較低的電信號(hào)，無(wú)法直接傳送到遙控目標(biāo)上去，還要將指令信號(hào)送到發(fā)射電路，使它載在高頻信號(hào)(載波)上，才能由發(fā)射天線發(fā)送出去。我們把指令信號(hào)載到載波上去的過(guò)程叫調(diào)制，調(diào)制作用由發(fā)射電路的調(diào)制器完成。發(fā)射電路的主要作用是產(chǎn)生載波，并由調(diào)制器將指令信號(hào)調(diào)制在載波上，經(jīng)天線將已調(diào)載波發(fā)送出去。接收機(jī)由接收電路及譯碼電路組成。接收電路又包括高頻部分及解調(diào)器部分。由接收天線送來(lái)的微弱信號(hào)經(jīng)接收機(jī)高頻部分的選擇和放大后，送到解調(diào)器。由于“卸”下來(lái)的各種指令信號(hào)是混雜在一起的、還要送到譯碼電路譯碼。譯碼電路的工作就象把卸下來(lái)的貨物鑒別分類(lèi)，再分別送到使用場(chǎng)地一樣，它對(duì)各種指令信號(hào)進(jìn)行簽別，送到相應(yīng)的執(zhí)行放大電路。執(zhí)行放大電路把指令信號(hào)放大到具有一定的功率，用以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)作，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、電磁鐵的吸動(dòng)等，帶動(dòng)被控的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的控制 [6]。浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 本模塊采用的無(wú)線遙控是市場(chǎng)上現(xiàn)成的帶有 PT2272 解碼的 TDL9915 接收模塊和帶有 PT2262 編碼的 TDL99884 發(fā)送模塊，如圖 35。圖 35 TDL9915 和 TDL99884 PT2262/2272 芯片編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262 得電工作，其第17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17 腳為高電平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17 腳為低平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。如圖36 PT2262引腳圖：圖 36 PT2262引腳圖浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類(lèi)似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272M4)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。如圖 37 PT2272引腳圖：圖 37 PT2272解碼電路引腳圖編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。 紅外對(duì)管尋跡模塊尋跡是指小車(chē)在白色地板上循黑線行走，本系統(tǒng)采取的方法是紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車(chē)行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車(chē)上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車(chē)上的接收管接收不到紅外光 [7]。由此過(guò)程來(lái)改變接收管的輸出電壓，單片機(jī)以電壓的變化為依據(jù)來(lái)執(zhí)行小車(chē)電機(jī)確定行走路線。 模塊系統(tǒng)分析圖38為紅外線尋跡安裝圖，圖39為尋跡模塊實(shí)現(xiàn)原理圖，分析如下：浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 圖 38 紅外線尋跡安裝圖圖 39尋跡模塊原理圖如圖39是整個(gè)紅外線尋跡過(guò)程實(shí)現(xiàn)的原理圖。四針接口處P3，P4的1，2腳是跟紅外線發(fā)射管連接，3，4則是跟接收管相連，放置插針是為了更容易實(shí)現(xiàn)紅外線管的放置。由于紅外線接收光的變化可以讓接收管上的電壓發(fā)生變化，相當(dāng)于可變電阻，這種特性為設(shè)計(jì)提供基本的保障。比較芯片LM358（LM393）可以根據(jù)接收管的電壓和參考電壓進(jìn)行比較后輸出相應(yīng)電平。此圖的比較接法為正接法，就是當(dāng)紅外線管遇到黑線時(shí)，反射減少，“+”斷輸入電壓增加，使的輸出端輸出電壓為高，經(jīng)上拉電阻R12（R20）上拉后達(dá)到單片機(jī)有效接收電平。小車(chē)進(jìn)入尋跡模式后，即單片機(jī)開(kāi)始不停地掃描與探測(cè)器連接的單片機(jī)I/O口，一旦檢測(cè)到某個(gè)I/O口有信號(hào)，即進(jìn)入判斷處理程序,先確定2個(gè)探測(cè)器中的哪一個(gè)探測(cè)到了黑線，如果左面?zhèn)鞲衅鳎t燈亮）探測(cè)到黑線，即小車(chē)左半部浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 分壓到黑線，車(chē)身向右偏出，此時(shí)應(yīng)使小車(chē)向左轉(zhuǎn)；如果右面?zhèn)鞲衅鳎S燈亮）探測(cè)到了黑線，即車(chē)身右半部壓住黑線，小車(chē)向左偏出了軌跡，則應(yīng)使小車(chē)向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過(guò)了方向調(diào)整后，小車(chē)再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測(cè)黑線重復(fù)上述動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)方向控制，按照黑線行駛。其中， R11和R19為限流電阻，防止紅外線發(fā)生管因電流過(guò)大而燒壞；由R14和一個(gè)可變電阻組成的電路為參考電壓電路，由于檢測(cè)小車(chē)行駛的過(guò)程會(huì)因環(huán)境或則黑線材料的改變使輸出電壓成一個(gè)變化值，所以通過(guò)可變電阻來(lái)改變參考電壓，使能正常運(yùn)行；同時(shí)R12和R20為上拉電阻，讓輸入單片機(jī)的電壓達(dá)到高電平；發(fā)光二極管則是能更直觀的判斷出哪對(duì)傳感器在起作用。 LM393 芯片介紹雙電壓比較器電路—LM393，如圖310 LM393原理結(jié)構(gòu)圖和表31 引腳功能表。圖 310 LM393原理結(jié)構(gòu)圖表31 引腳功能表引出端序號(hào) 功能 符號(hào) 引出端序號(hào) 功能 符號(hào)1 輸出端1 OUT1 5 正向輸入端2 1N+(2)2 反向輸入端1 1N(1) 6 反向輸入端2 1N(2)3 正向輸入端1 1N+(1) 7 輸出端2 OUT2浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 續(xù)表314 地 GND 8 電源 VCC 紅外避障模塊紅外避障模塊主要實(shí)現(xiàn)小車(chē)的避障處理，當(dāng)小車(chē)檢測(cè)到前面有障礙物時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)小車(chē)停止功能。其實(shí)現(xiàn)原理與紅外線對(duì)管尋跡模塊基本一致，只是為了實(shí)現(xiàn)更好的避障效果（主要是距離問(wèn)題），所以采用了自制紅外接發(fā)電路。 紅外避障電路介紹本模塊主要有兩部分組成，38KHZ的紅外發(fā)射模塊和接收比較模塊，采用38KHZ頻率段是能有效的排除可見(jiàn)光的干擾，實(shí)現(xiàn)避障有效距離50CM左右，更好的完成對(duì)電機(jī)的控制。如圖311 紅外線避障電路原理圖。通過(guò)555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)式（31）可設(shè)計(jì)出38KHZ方波信號(hào) （31）1/???12(R+)C圖 311 紅外線避障電路原理圖接通電源后，電容C被充電當(dāng)2腳 上升到2 /3，使3腳 為低電平，同CVcoV時(shí)內(nèi)部三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過(guò) 和T放電， 下降，當(dāng) 下降到 /3RCCc時(shí)， 翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止， 通過(guò) 、 向電容C充電，oV 1R2浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 上升到 /3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平，如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端Vc就得到一個(gè)周期性的矩形波，由3腳輸出，再通過(guò)三極管9013驅(qū)動(dòng)后由發(fā)射管發(fā)出并由接收模塊接收實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制 [8]。 555 芯片工作原理NE555是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200MV。在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定，可延時(shí)數(shù)微秒到數(shù)小時(shí)。工作電壓范圍： 16V。如圖3CV?12 555內(nèi)部框架圖。圖 312 555內(nèi)部框架圖其中圖中2腳的功能為觸發(fā)，5腳功能為控制電壓，6腳功能為閥值，7腳功能為放電端。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊小車(chē)電機(jī)為直流減速電機(jī)，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L293D。L293D 是著名的 SGS 公司的產(chǎn)品。為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用來(lái)接收 DTL 或者 TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載(比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá))，和開(kāi)關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。L293D 可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的 I/O 輸入浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，有效控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，如圖 313 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖。J16 和 J17 控制左邊電機(jī)，J18 和 J19 控制右邊電機(jī)。取左邊電機(jī)為例，當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“1”， J17 輸入數(shù)字電平“0”時(shí)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“0”， J17 輸入數(shù)字電平“1”時(shí)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“0（1）”， J17 輸入數(shù)字電平“0（1）”時(shí)實(shí)現(xiàn)停止；最后結(jié)合左右電機(jī)通過(guò)單片機(jī)共同實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前后左右四個(gè)方向行駛 [9]。圖 313 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 語(yǔ)音控制模塊本模塊為小車(chē)的附加功能模塊，主要采用柱極式話筒接收聲波信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路放大信號(hào)，使信號(hào)經(jīng)過(guò)電容和整流的二極管得到一個(gè)電壓峰值為一伏的脈沖信號(hào)，并經(jīng)過(guò) 74HC04 取反后供單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制 [10]。如圖 314 語(yǔ)音控制模塊原理圖。圖 314