【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，我們將單片機(jī)的 P1^0~P1^3 口分別連接到 L289N 芯片的 IN1~IN4 上，通過改變 P1^0~P1^3 口的高低電平變換以控制小車的前進(jìn)方向與停轉(zhuǎn)，通過改變P1^0~P1^3 口上的高低電平的占空比以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 Pwm 配合橋是驅(qū)動(dòng)電路 L298N，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，簡(jiǎn)單且調(diào)速范圍大。因此， 我們選用了方案二。 另外，我們特別在直流電機(jī)的電樞兩端并聯(lián)一個(gè)瓷片電容 104，以穩(wěn)定電機(jī)的電壓不至于對(duì)單片機(jī)造成干擾。 檢測(cè)模塊 本模塊分為兩個(gè)部分，分別為檢測(cè)循跡模塊和測(cè)速模塊。 第一部分，檢測(cè)循跡模塊 方案一： 尋跡模塊我們可以用光敏電阻組成，光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到黑線上面時(shí)，光線反射較弱，光線照射到白色地面上時(shí)，光線反射較強(qiáng)。因此當(dāng)光敏電阻在白色路面和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化 將阻值的變化值轉(zhuǎn)化為高低電平的變化。但是這種方式受環(huán)境光影響較大， 實(shí)際測(cè)試中采用三路光敏檢測(cè)循跡模塊，為了減少可見光的干擾，在信號(hào)的輸出端加上了一個(gè)非門輸出信號(hào)（減小環(huán)境光的干擾）。但在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)該電路輸出并不穩(wěn)定，電路圖如圖六所示，其中發(fā)光二極管 D1 在電路中只是作為電路的輔助光源補(bǔ)充器件，以便于小車在夜間循跡。 方案二： 在這里我們實(shí)際采用的是 RPR220 型反射式傳感器制作的尋跡模塊 RPR220 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 當(dāng)基于單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì) 8 發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時(shí)，三極管導(dǎo)通并輸出低電平。 對(duì)比以上兩種方案，我們選用方案二。 該器件有如下特點(diǎn)： ； ； ，結(jié)構(gòu)緊湊。 第二部分，測(cè)速模塊 方案一： 采用目前技術(shù)比較先進(jìn)的霍爾傳感器作為測(cè)速的核心元件。該器件的優(yōu)點(diǎn)是體積小，測(cè)速精準(zhǔn)，誤差小，芯片集成度高。但，由于成本較高，因此，未選用該器件。 方案二： 采用目前技術(shù)比較成熟的紅外光電對(duì)射管作為本模塊測(cè)速核心元件。此處我們選用型號(hào)為ITR8104 的光電對(duì)管。光電對(duì)管安裝在光電測(cè)速盤上 小圓孔經(jīng)過的圓弧上。該傳感器具有測(cè)速精準(zhǔn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)。 將紅外對(duì)射管安裝在光電盤上圓孔的圓弧上，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一 周，安裝在光電盤上的光電傳感器檢測(cè) 4 次信號(hào)，并將檢測(cè)的信號(hào)送到單片機(jī)的外部中斷 I/O，對(duì)外部中斷進(jìn)行中斷次數(shù)的計(jì)數(shù)，進(jìn)而通過程序算法將小車的行駛速度顯示在數(shù)碼管上。 基于單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì) 9 顯示模塊 方案一： 采用 LCD1602 液晶顯示器作為顯示模塊電路顯示器件。此方案的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)小車的行使信息，包括行駛速度、路程、狀態(tài)等的顯示，功能強(qiáng)大。但，考慮到該器件成本較高 ，且體積較大，因此沒有采用。 方案二： 采用四位共陽極數(shù)碼管作為模塊電路的顯示器件。通過外部安裝在單片機(jī)上的光電對(duì)射管對(duì)光電盤（安裝在直流電機(jī)轉(zhuǎn)子上）進(jìn)行單片機(jī)的外部中斷計(jì)速，進(jìn)而送數(shù)碼管顯示，其中，數(shù)碼管的高兩位顯示小車行駛的路程，低兩位顯示小車的行駛速度。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，并且基本滿足設(shè)計(jì)的要求。 對(duì)比以上兩種方案以及實(shí)際設(shè)計(jì)要求，我們選擇方案二 基于單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì) 10 第三章 硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)基于玩具小車的機(jī)械結(jié)構(gòu) ,并利用了小車的底盤、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)、行駛狀態(tài)控制電 機(jī) ,能夠平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運(yùn)行，并能實(shí)時(shí)的根據(jù)小車的行駛情況對(duì)小車的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，此部分通過專業(yè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 控制。 小車控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。以 AT89C52 單片機(jī)為控制核心 ,主要由電源模塊、尋跡檢測(cè)模塊、紅外對(duì)射測(cè)速模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管顯示模塊等功能模塊組成。首先利用光電傳感器對(duì)路面信號(hào)進(jìn)行檢測(cè) ,經(jīng)過比較器處理后 ,送給單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制 ,單片機(jī)輸出相應(yīng)的信號(hào)給驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而控制整個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，紅外對(duì)射管傳感器開始對(duì)小車的行駛速度進(jìn)行檢測(cè)，并通過程序算法 將小車的行駛速度與行駛距離實(shí)時(shí)的顯示在數(shù)碼管上。 CPU 控制模塊（ AT89C52單片機(jī)） 電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)電路 紅外對(duì)射測(cè)速模塊電路 顯示模塊電路 晶振電路 復(fù)位電路 光敏檢測(cè)模塊電路 電源模塊電路 基于單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì) 11 C22 2 p FC12 2 p FY11 2 M H zX1X2晶振電路C31 0 u FR 1 31 0 KS1復(fù)位按鈕V C CR S T復(fù)位電路P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R E S E T9R X D / P 3 . 010T X D / P 3 . 111I N T 0 / P 3 . 212I N T 1 / P 3 . 313T 0 / P 3 .414T 1 / P 3 .515W R / P 3 . 616R D / P 3 . 717X218X119P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E30E A / A P31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039U1 A T 8 9 C 5 2X1X2R S TP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3A P W MB P W MS1S2S3S4dpabcdefgL1B1R1c o m12233445566778899R P 1 1 0 k * 8V C CI N T 0V C CC41 0 4V C CC P U 控制模塊 主控電路 本次設(shè)計(jì)的主控芯片選擇為 STC89C52。 STC89C52 是一種低功耗高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 的系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash ，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。主控電路模塊采用 AT89C52 單片機(jī)作為主控芯， CPU 采用外部經(jīng)穩(wěn)壓電路模塊輸出的 +5V直流電源供電，可支持高打 1000 次以上數(shù)據(jù)擦寫。 基于單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì) 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路是基于一片集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N，該芯片具有工作穩(wěn)定，調(diào)速范圍廣且靈活，該部分采用獨(dú)立的 DC+6V 直流電源供電，實(shí)際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)可以通過 PWM 對(duì)電機(jī)的的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 E N A6E N B11I N 15I N 27I N 310I N 412O U T 12O U T 23O U T 313O U T 414S E N A1S E N B15VS4VSS9