智能機(jī)器小車(chē)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-12 03:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 改變， 根據(jù)電磁力方向 左手定則，電磁力的方向依然是向左的切線方向，因此轉(zhuǎn)子在一直向左的電磁力的作用下就會(huì)不斷的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。同理當(dāng)改變加載在換向片兩邊的電壓極性時(shí)，因?yàn)楦淖兞肆魅腚姍C(jī)繞組的電流方向， 根據(jù)電磁力方向 左手定則可知轉(zhuǎn)子會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 如果加載在電機(jī)兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律流過(guò)電樞線圈繞組的電流就會(huì)增大， 由 畢 薩電磁力定律： 電磁力 f=Bli 可知，當(dāng)磁 場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí)，電磁力只和流過(guò)電樞線圈的電流有關(guān)，電流越大電磁力越大，那么電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。現(xiàn)在除了有刷電機(jī)外還有無(wú)刷直流電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)的原理和有刷的差不多，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是把把定子和轉(zhuǎn)子換了一個(gè)位置，轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組，電刷由永磁體擔(dān)任，換向片由霍爾元件和換成了電子換向器組成。 、驅(qū)動(dòng)部分原理及電路圖 L293D 提供雙向驅(qū)動(dòng)電流高達(dá) 600 毫安，電壓是從 V至 36 V的。兩個(gè)設(shè)備是專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)等感性負(fù)載繼電器，電磁閥，直流雙極步進(jìn)和馬達(dá)，也可以給其他高電流 /高電壓提供 電源負(fù)載。兼容所有的 TTL輸入，每個(gè)輸出都是推拉式驅(qū)動(dòng)電路，與達(dá)林頓三極管和偽達(dá)林源。啟用 1,2 EN驅(qū)動(dòng)器和 3,4 EN驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)使能輸入為高電平時(shí)，相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器被啟用和他們的 輸出處于活動(dòng)狀態(tài)，并在其輸入端的同相。當(dāng)使能輸入為低，這些驅(qū)動(dòng)器被禁用 其輸出關(guān)閉，在高阻抗?fàn)顟B(tài)。工作溫度是從 0℃到 70℃。 L293D 引腳和驅(qū)動(dòng)電路圖： 7 L293D 的輸入輸出部分原理圖如下： 驅(qū)動(dòng)和電機(jī)相連接的電路圖如下 (左邊引腳分別于單片機(jī)相應(yīng)引腳相連 )。 8 信號(hào)采集模塊 智能小車(chē)在運(yùn)行之后是不需要人來(lái)操控的，因此信號(hào)采集模塊是非常重要的，本系統(tǒng)采用的是紅外對(duì)管來(lái)采集路面信息，紅外發(fā)射管會(huì)定時(shí)的發(fā)射紅外光，當(dāng)前面路面是黑色時(shí)，大部分的光被吸收，紅外接收管接收到微弱的發(fā)射信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)信號(hào)“ 1”，當(dāng)前面的路面是白色時(shí)，大部分的光被反射，紅外接收管接收到較強(qiáng)的信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)信號(hào)” 0”，這樣就通過(guò)傳感器系統(tǒng)收集到了路面信息，接下來(lái)由信號(hào)處理系統(tǒng)來(lái) 分析處理 ,從而判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。傳感器部分電路原理圖如下所示： 紅外發(fā)射接收管的電路連接裝配圖： LM393 雙電壓比較器 集成電路 內(nèi)部 原理圖： 9 信號(hào)處理模塊 檢測(cè)到白色路面的紅外接收頭處理后送出的是低電平（“ 0”），而檢測(cè)到黑色路線的檢測(cè)頭送出的是高電平（“ 1”），由此可根據(jù)這 2個(gè)紅外接收頭的高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車(chē)前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種： a 檢測(cè)到 0 0 小車(chē)直走 b 檢測(cè)到 1 0 小車(chē)左轉(zhuǎn) c 檢測(cè)到 0 1 小車(chē)右轉(zhuǎn) d 檢測(cè)到 1 1 小車(chē)停止 主芯片的電路： 10 USB 轉(zhuǎn)串口電路： MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專(zhuān)為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電。 MAX232 內(nèi)部 原理圖： Usb 轉(zhuǎn)串口電路連 接 圖 可以直接實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦相連接，進(jìn)行程序燒錄。 11 五、 系統(tǒng)調(diào)試 硬件部分 焊接完成后，首先進(jìn)行的調(diào)試是用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)電路是否焊接正常，是否有虛焊漏焊等現(xiàn)象的 出現(xiàn)，以及各個(gè)電容是否是正常的未被擊穿狀態(tài)、電阻的阻值是否與設(shè)計(jì)的原理圖上的一致。接通電源，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量當(dāng)有+5V 的各引腳是否有 +5V 的電壓，測(cè)量電路中是否出現(xiàn)了不該有的短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊，使各個(gè)光電檢測(cè)器的光電對(duì)管靠近白紙，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管是否發(fā)光，不發(fā)光表示正常。 然后再使各個(gè)光電對(duì)管靠近黑線，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管是否發(fā)光，發(fā)光表示正常。 硬件部分的原理圖見(jiàn)附錄一。 軟件部分 首先我們先測(cè)試了小車(chē)的前進(jìn)，停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。組裝信號(hào)采集模塊后，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的自動(dòng)循跡功能。 軟件部分的程 序代碼 見(jiàn)附錄三 。 六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 主要功能測(cè)試：小車(chē)可以在黑色軌跡上完成循跡任務(wù)。并且在轉(zhuǎn)彎時(shí)，前面的定位發(fā)光二極管可以模擬汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。 其他功能測(cè)試：二極管的動(dòng)態(tài)顯示，紅外遙控，防撞等功能將相應(yīng)程序燒入其中基本上都可以實(shí)現(xiàn)。 七、 拓展功能 防止 掉落地面功能 ： 當(dāng)小車(chē)行駛到懸空的地方時(shí)，前面的紅外對(duì)管檢測(cè)不到信號(hào)就會(huì) 停止 ，防止小車(chē)掉落。 八、 參考資料 《
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