【文章內容簡介】 （ 6）電 機驅動模塊，此部分采用了三極管驅動，運用了 H橋原理，通過 8550和 8050組成的電機驅動模塊來控制智能小車的雙后輪。在軟件控制過程中，請注意三極管驅動時， 4組信號控制線不能同時置高，左邊和右邊的兩個信號也不能同時為高，否則會將三級管燒毀；在左右三極管分布的中心部分，有一個 3組插針和 2組插針，此部分是電機驅動電路的外接電源入口，一般我們采用外部電源供電，使電機達到最大功率。具體分布為： 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 13 VCC(主板電源 ) 一般不采用 VCC(驅動電源 用跳冒跳連接 VCC1(端口 1) 用跳冒跳連接 VCC(外接電源 ) 接外部電源 GND(外接電源 ) 接外部電源 （ 7）電機控制接口，此部分與驅動模塊組合后，就可以驅動輪子轉動。具體方式如下所示： 左電機接口 右電機接口 1 2 1 2 通過對單片機編程即可驅動電機轉動，其中每組不能同時置高電平。 ( 8)電機前后轉動指示燈。 （ 9）主板總開關。 （ 10） 78M05穩(wěn)壓芯片，對 712V電源輸入進行降壓處理。 （ 11） 712V外接電源入口。 （ 12）外接電源插針入口，從上到下依次為 712V GND 5V的排列。 (13)復位電路。 （ 14）串口通信接口，從上到下依次為 TXD RXD +，如果下載程序，請用杜邦線將此部分與通信模塊上的四個插針引腳鏈接。 （ 15）主芯片（ STC12C5A60S2）的四個功能 I/O口，為方便做擴展實驗，將 P0 P1 P2 P3四個I/O口全部引出。 （ 16）模塊組合介紹 主板是小車的主控制模塊，通過其自身的功能拓展接口，可實現循跡、避障、紅外遙控、語音錄放和串口通信。 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 14 4 個光電傳感模塊 主控制模塊 三極管驅動 電 源及紅外遙控 4 腳插針 串 口 通 信 模 塊 P1 口 16 腳 排 座 語 音 播 放 模 塊 外 接 電 源 及 電 機 模 塊 圖 32 復位電路 單片機復位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)。 并從這個 和這個狀態(tài) 的工作。無論是在單片機剛開始接上電源，或在停電或故障復位。 89系列單片機的復 位 信號是從施密特觸發(fā)器 RST引腳輸入到芯片。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，和振蕩器的穩(wěn)定性。如果 RST引腳高電平并保持 2個機器周期（ 24個振蕩周期）。 CPU可以響應和系統(tǒng)復位。 復位電路由兩部分組成，電容和電阻。當系統(tǒng)通電時 VCC上電壓從無到有在 RESET處會先處于高電平一段時間，然后由于該點通過電阻接地則 RESET該點的電平會逐漸的改變?yōu)榈碗娖?，從而使得單片機復位口電平從 1到 0，達到給單片機復位的功能。 上電復位：上電瞬間，電容充電電流達到最大值，電容相當于斷路， RST端為非低電平，自動復位；電容兩端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為 0A，電容相當于開路， RS T端為低電平，程序正常運行。 手動復位：經過上電復位，當按下按鍵時， RST直接與 VCC相連，為高電平形成復位，同時電解電容被短路放電；按鍵松開時， VCC對電容充電，充電電流在電阻上， RST依然為高電平，仍然是復位，充電完成后，電容相當于開路， RST為低電平，正常工作。單片機復位電路圖如圖33所示： 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 15 紅外遙控模塊的電路設計 紅外遙控的控制原理 紅外遙控的實現主要是如何用程序去分析位 0和位 1。位 0和位 1所不同之處就是在高電平脈沖后的低電平脈寬不一樣，采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的“ 0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 “ 1”。 關鍵是如何確定的 “0”和 “1”的解碼，從定義我們可以發(fā)現 “0”， “1”在 s低層次的，與不同寬度的不同， “0”“1”， ，它必須是基于高水平寬度不 “0”和 “1”。如果 平后，啟動延遲， ，如果閱讀水平低，表明點是 “0”， “1”是相反的，為可靠起見，延遲時間必須比 ，但不超 過 ,否則如果 該位為“ 0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?+） /2=，一般取 。根據碼的格式，應該等待 9ms的起始碼和 。 紅外遙控系統(tǒng)主要分為調制、發(fā)射和接收三部分。紅外遙控芯片將紅外碼調制成合適的脈沖信號經紅外發(fā)射二極管發(fā)射紅外編碼后由紅外接收器把接收到的信號處理后輸出給單片機。紅外遙控的流程圖如圖 34所示。 圖 33 復位電路圖 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 16 VS1838是 一個塑料集成通用紅 外接收器，它是集成電路的一組紅外接收，放大，整形，不需要任何外部元件，可以完成從紅外接收輸出與 TTL電平信號兼容所有的工作，在電路中，我們只需要的 vs1838輸出連接對外部中斷 0端口（ ）。的 vs1838和普通塑料晶體管大小的體積，對各種紅外遙控器和紅外數據傳輸是合適的。 VS1838如圖 35： 圖 35 VS1838 實物圖 紅外發(fā)射器 該電路的主要控制器件為遙控器芯片 HT6221。 HT6221是 Holtek公司生產的多功能編碼芯片，采用 PPM（ Pulse Position Modulation）進行編碼， 0， 1。 HT6221能編碼 16位地址碼和 8位數據碼，最多能同時支持 32個開關鍵。 HT6221鍵碼的形成：當一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片激活，如果這個按鍵按下且延遲大約 108ms，這 108ms發(fā)射代碼由一個起始碼（ 9ms），一個結果碼（ ），低 8位地址碼（ 9ms~18ms），高 8位地址碼（ 9ms~18ms）， 8位數據碼（ 9ms~18ms）和這個 8位數據碼的反碼（ 9ms~18ms）組成，如果按鍵按下超過 108ms仍未松開，接下來 發(fā)射的代碼將僅由起始碼（ 9ms）和結束碼（ ）組成。按照下圖的接法， K1~K8的數據碼分別為： 0x00， 0x01， 0x02， 0x04，鍵盤 編碼調制 LED 光 /電放大 解調 解碼 遙控接收器 圖 34 紅外遙控系統(tǒng)框圖 遙控發(fā)射器 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 17 0x05， 0x06， 0x07。 紅外遙控發(fā)射器電路圖如圖 36所示。 HT6221將紅外碼調制成 38KHZ的脈沖信號通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖 36中 D1是紅外發(fā)射二極管， D2是按鍵指示燈，當有按鍵按下時 D2點亮。各個開關的功能分別為： K1停止； K2右轉； K3左轉； K4啟動； K5加速； K6循跡； K7制動；K8后退。 紅外接收器 紅外接收 電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。 內部 內部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限幅濾波器，帶通濾波器，積分器，比較器。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)控的紅外信號，然后對放大器的信號和一個限制器，脈沖幅度限制器控制在一定的水平，無論是紅外線發(fā)射器和接收器的距離。輸入交流信號的帶通濾波器，帶通濾波器在 30k Hz負載波 60kHz，通過解調電路和集成電路輸入比較器，比較器的輸出電平，信號波形發(fā)射端的減少。注意高水平和發(fā)射機輸出是相反的，目的是為了提高接收靈敏度 。 該模塊對 紅外接收頭 1838的使用，有三個引腳，其中包括電源引腳，接地和信號輸出引腳。電路如圖 。陶瓷電容器 104去耦電容，濾波器的輸出信號的干擾。輸出信號的解調 1端，直接與單片機 P 。紅外編碼信號的傳輸，紅外連接處理，成型后的方波信號檢測輸出，并直接向單片機， 執(zhí)行相應的操作來達到控制電機的目的。 圖 36 遙控發(fā)射器電路原理圖 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 18 電機驅動模塊的電路設計 該模塊主要芯片 L298，扭轉其可以控制兩個電機，和變速電機，足以滿足設計要求。 L298 是 SGS公 司的產品，比較常見的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298，內部同樣包含 4通道邏輯驅動電路?？梢苑奖愕尿寗觾蓚€直流電機，或一個兩相步進電機。 L298芯片是一種高電壓，高電流驅動后橋。在 sensea， senseb目前是兩個 H橋反饋腳，可以直接接地，在不使用時。 VCC，與連接到電源引腳，電壓范圍為 ~7V， ~46V，共享的 5V電源供電的終端設計的 VCC和單片機， VS端接 12V電源。 ENA， ENB為使能端，低電平禁止輸出。 IN1，IN2， IN3， IN4為數據輸入引腳，分別于單片機的 、 、 、 ，從單片機內輸入控制信號。 OUT1， OUT OUT3， OUT4為數據輸出引腳，分別接電動機 MG1和 MG2。通過調節(jié) IN1， IN2， IN3， IN4之間輸入的高低電平的變化來實現電動機 MG1和 MG2的正反轉動，從而實現小車的前進、后退、左轉和右轉等功能。當 IN1輸入低電平時，電機 MG1正轉；當 IN2輸入低電平時，電機 MG1反轉；當 IN3輸入低電平時，電機 MG2正轉；當 IN4輸入低電平時，電機 MG2反轉。高電平輸入時，電機不工作。 D1~D8是保護二極管（ IN5819），用于釋放掉電機緊急 制動停車時產生的反向尖峰電勢，起到保護 L298不被損壞的作用。 電機驅動模塊 的電路圖如圖 38所示 ： 圖 37紅 外接收硬件圖 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 19 循跡模塊的電路設計 為了保證汽車在運行前左、右沿黑線，對 TCRT5000兩個紅外管的兩側安裝。在運輸過程中，如果左偏離黑線方向，探測器將測試就在黑色的線，將信號傳給單片機。處理的校正?？刂?其右轉 ，另一方面，向左轉。 黑線檢測原理是利用紅外線在黑線和白紙對光的反射系數不同的特點，在小車在行駛過程中不斷向地面發(fā)射紅外光，根據接收到的反射光強弱來 判斷是否是黑線。利用這個原理，可以控制小車行走的路跡。 當紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光線到路面，紅外光線遇到白色線則反射，接收管收到反射光，光敏三極管導通，經施密特觸發(fā)器整形后輸出低電平，而紅外光線遇到黑色線時會被吸收，接收管接收不到反射光線。光敏三極管截止，經施密特觸發(fā)器整形后輸出高電平，這就實現了通過紅外檢測功能的功能。將檢測到的信號送到單片機進行分析處理。然后將處理后的結果發(fā)送到電機驅動模塊，進行校正，從而保證小車能沿著黑線行駛。 循跡模塊電路圖電路如圖 39 所示。圖中施密特觸發(fā)器 DM74LS14是一 種特殊的門電路。它是一種閾值開關電路，具有突變輸入 ——輸出特性的門電路。這種電路被設計成阻止輸入電壓出現微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持的特性保證了低高電平輸出的穩(wěn)定性 。 圖 38 電機驅動電路原理圖 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 （設計） 第三章 系統(tǒng)硬件電路與軟件設計 20 顯示模塊的電路設計 本系統(tǒng)采用 14腳的 1602型號的 LCD顯示器。其電路原理圖如圖 ，圖中 RP1是 9個插針作為排阻封裝的上拉電阻，主要是對器件 1602注入電流，把不確定信號通過電路鉗位在高電平，