片機(jī)的智能小車(chē)設(shè)計(jì)單片機(jī)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-12 22:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 10 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?（紅燈亮） 探測(cè)到黑線，即小車(chē)左半部分壓到黑線，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?（黃燈亮） 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)改變參考電浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 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 續(xù)表 31 4 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)管尋跡模塊基本一浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 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) 1 / 1. 43 /lhF T T? ? ? 12(R +2 R )C （ 31） 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 CV 上升到 2Vcc /3，使 3腳 oV 為低電平，同時(shí)內(nèi)部三極管 T導(dǎo)通，此時(shí)電容 C通過(guò) 2R 和 T放電， CV 下降，當(dāng) CV 下降到 Vcc /3時(shí)，oV 翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時(shí)， T截止， Vcc 通過(guò) 1R 、 2R 向電容 C充電，上升到 Vcc /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)外接電浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 容確定，可延時(shí)數(shù)微秒到數(shù)小時(shí)。工作電壓范圍： CCV??16V。如圖 312 555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]。 浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 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
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