智能機(jī)器小車設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-12 17:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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不斷的逆時針旋轉(zhuǎn)。同理當(dāng)改變加載在換向片兩邊的電壓極性時，因為改變了流入電機(jī)繞組的電流方向， 根據(jù)電磁力方向 左手定則可知轉(zhuǎn)子會沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。 如果加載在電機(jī)兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律流過電樞線圈繞組的電流就會增大， 由 畢 薩電磁力定律： 電磁力 f=Bli 可知，當(dāng)磁 場強(qiáng)度和導(dǎo)線長度一定時，電磁力只和流過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?，F(xiàn)在除了有刷電機(jī)外還有無刷直流電機(jī)，無刷直流電機(jī)的原理和有刷的差不多，簡單地說就是把把定子和轉(zhuǎn)子換了一個位置，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)動部分原理及電路圖 L293D提供雙向驅(qū)動電流高達(dá) 600毫安，電壓是從 V至 36 V的。兩個設(shè)備是專為驅(qū)動等感性負(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，每個輸出都是推拉式驅(qū)動電路，與達(dá)林頓三極管和偽達(dá)林源。啟用 1,2 EN驅(qū)動器和 3,4 EN驅(qū)動器。當(dāng)使能輸入為高電平時，相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器被啟用和他們的 輸出處于活動狀態(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)動電路圖： 7 L293D 的輸入輸出部分原理圖如下： 驅(qū)動和電機(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 信號采集模塊 智能小車在運(yùn)行之后是不需要人來操控的，因此信號采集模塊是非常重要的，本系統(tǒng)采用的是紅外對管來采集路面信息，紅外發(fā)射管會定時的發(fā)射紅外光，當(dāng)前面路面是黑色時，大部分的光被吸收，紅外接收管接收到微弱的發(fā)射信號，反饋給控制系統(tǒng)信號“ 1”，當(dāng)前面的路面是白色時，大部分的光被反射，紅外接收管接收到較強(qiáng)的信號，反饋給控制系統(tǒng)信號” 0”，這樣就通過傳感器系統(tǒng)收集到 了路面信息，接下來由信號處理系統(tǒng)來分析處理 ,從而判斷小車的運(yùn)動情況。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 信號處理模塊 檢測到白色路面的紅外接收頭處理后送出的是低電平（“ 0”），而檢測到黑色路線的檢測頭送出的是高電平（“ 1”），由此可根據(jù)這 2 個紅外接收頭的高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種： a 檢測到 0 0 小車直走 b 檢測到 1 0 小車左轉(zhuǎn) c 檢測到 0 1 小車右轉(zhuǎn) d 檢測到 1 1 小車停止 主芯片的電路： 10 USB 轉(zhuǎn)串口電路： MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(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)字萬用表測量各個電路是否焊接正常，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)計的原理圖上的一致。接通電源，用數(shù)字萬用表測量當(dāng)有+5V 的各引腳是否有 +5V 的電壓，測量電路中是否出現(xiàn)了不該有的短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊，使各個光電檢測器的光電對管靠近白紙，觀察對應(yīng)的發(fā)光二極管是否發(fā)光，不發(fā)光表示正常。 然后再使各個光電對管靠近黑線，觀察對應(yīng)的發(fā)光二級管是否發(fā)光，發(fā)光表示正常。 硬件部分的原理圖見附錄一。 軟件部分 首先我們先測試了小車的前進(jìn)，停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。組裝信號采集模塊后，實現(xiàn)小車的自動循跡功能。 軟件部分的程序代 碼 見附錄三 。 六、 實驗結(jié)果 主要功能測試：小車可以在黑色軌跡上完成循跡任務(wù)。并且在轉(zhuǎn)彎時，前面的定位發(fā)光二極管可以模擬汽車的轉(zhuǎn)向。 其他功能測試：二極管的動態(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現(xiàn)。 七、 拓展功能 防止 掉落地面功能 ： 當(dāng)小車行駛到懸空的地方時，前面的紅外對管檢測不到信號就會 停止 ，防止小車掉落。 八、 參考資料 《電子信息專業(yè)實驗教程》 四川大學(xué)出
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