【文章內(nèi)容簡介】 來進(jìn)行觀察，此時(shí)就可以看出的是輸出的波形還是相當(dāng)?shù)囊?guī)則的，而且還可以直接能夠讓單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)的查詢和使用。光電對(duì)管的使用時(shí)的檢測(cè)電路變得簡單而且實(shí)用，而且此時(shí)經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的給此電路供電的電池的壓降還是較小的。因此我們?cè)谶x擇的時(shí)候確定此電路用來作為我們的傳感器的檢測(cè)和調(diào)理的電路來使用的。另外此光電對(duì)管是相當(dāng)?shù)暮唵蔚碾娐罚掖穗娐饭ぷ餍阅苓€是十分的穩(wěn)定。光電對(duì)管的尋跡檢測(cè)電路圖如下圖31所示：圖31　 光電尋跡檢測(cè)及放大電路圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用L298N芯片來設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，下面給出L298N的具體使用功能和結(jié)構(gòu)。l298n是sgs公司生產(chǎn)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，比較常見的是15腳multiwatt封裝的l298n。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可以方便地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。工作電壓一般為46v，輸出電壓最高可達(dá)到50v，可以直接通過電源來調(diào)整輸出的電壓；，可以用來驅(qū)動(dòng)帶電感性的負(fù)載；也可以直接用單片機(jī)的輸出/輸入口來提供信號(hào)；而且電路還比較簡單，使用起來比較方便。l298n可接收標(biāo)準(zhǔn)的ttl邏輯電平信號(hào)vss，9腳（vss）～。4腳（vs）可以接電源電壓，vs的電壓范圍為＋～45v。1腳和15管腳下的發(fā)射極就可以分別進(jìn)行單獨(dú)引出以用來方便接入電流的采樣電阻，最終生成電流的傳感信號(hào)。l298可以用來驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，此時(shí)2，3和13，14引腳之間可分別接到直流電動(dòng)機(jī)上。ININININ4 4個(gè)端就可以接控制輸入的電平，來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)；6，11腳用來接控制電路的使能端，控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
為了獲取更大的輸出電流，l298n采取輸入輸出并聯(lián)的連接方式，即in1與in4（5腳和12腳）、in2與in3（7腳和10腳）、out1與out4（2腳和14腳）、out2與out3（3腳和13腳）分別連接在一起。
所以我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖32所示：圖32 L298N驅(qū)動(dòng)電路L298N的12四個(gè)引腳將接到單片機(jī)上進(jìn)行控制，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的兩個(gè)直流電機(jī)的PWM波進(jìn)行調(diào)速以及小車正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)等功能。通過紅外線的發(fā)射和接收來檢測(cè)是否有障礙物的存在，接著對(duì)信號(hào)的反饋信息交由單片機(jī)進(jìn)行處理。以下是單片機(jī)控制的紅外檢測(cè)電路的工作原理及相關(guān)的電路路圖的工作情況：由led1發(fā)射紅外線信號(hào)，led2則負(fù)責(zé)接收紅外線信號(hào)。而芯片LM567第⑤R+、⑥C+腳可以作為譯碼中心頻率的設(shè)置端，一般通過調(diào)整其外接可變電阻的阻值來調(diào)整捕捉的中心頻率。圖中紅外線載波信號(hào)是由LM567的第5角發(fā)出的，也就是說載波信號(hào)的頻率與捕捉中心頻率是相同的，經(jīng)過這些處理，最終使得小車能夠沿正確的路線行駛，使得小車抗干擾的能力得到很好的提高與保證，舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)也能得到很好的控制，并且外界障礙物對(duì)小車的干擾在很大程度上也得到了的降低。當(dāng)接收到的紅外線載波信號(hào)和捕捉的中心頻率是一致的時(shí)侯，這就說明了不是干擾，LM567的第8(OUT)角就輸出低電平，進(jìn)而觸發(fā)三極管的導(dǎo)通，使紅外發(fā)射管來發(fā)射信號(hào)，最后采用ST188（一體紅外接收頭）來接收反饋回來的信號(hào)。當(dāng)遇到障礙物的時(shí)侯給單片機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)來進(jìn)行觸發(fā)，由單片機(jī)進(jìn)行處理，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。紅外避障模塊的電路原理圖如下圖33所示：圖33 紅外避障電路圖 RS485接口電路的設(shè)計(jì)作為與單片機(jī)通信接口相連接的主要的接口電路，rs485在數(shù)據(jù)的傳輸通信方面是有很重要的功能的。以下給出單片機(jī)與rs485的通信相關(guān)的原理及相關(guān)的通信協(xié)議。89c51單片機(jī)的通信接口可以與rs485芯片進(jìn)行連接，89c51單片機(jī)的通信接口的電平特性及標(biāo)準(zhǔn)符合一些常用的接口傳輸電路的標(biāo)準(zhǔn)，并且在本次設(shè)計(jì)中采用的6n137芯片可以對(duì)單片機(jī)和rs485接口電路進(jìn)行相應(yīng)的隔離，保證了單片機(jī)的通信工作不受外界的干擾，在此電路中單片機(jī)的電源和6n137的電源是不太一樣的，6n137的一側(cè)使用與單片機(jī)一樣的電源，而另一側(cè)則使用獨(dú)立的電源，以保證了通信的抗干擾能力，繼而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)側(cè)rs485電路的相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。根據(jù)單片機(jī)的通信功能和RS485的接口功能來確定系統(tǒng)與小車之間的數(shù)據(jù)的傳輸功能是實(shí)現(xiàn)整體重要的部分之一，本次設(shè)計(jì)對(duì)小車的接口電路進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)以滿足對(duì)小車的實(shí)際的控制。單片機(jī)的通信有著不同的工作模式，而相對(duì)而言的RS485芯片的功能要簡單一些。RS485采用的數(shù)據(jù)傳輸模式是差分傳輸模式，一般是兩根線來傳輸，兩根線之間的電壓定義為不同的狀態(tài)，主要有三種狀態(tài)，同時(shí) RS485還有一個(gè)控制使能端信號(hào)，用來控制發(fā)送器與傳輸線之間的聯(lián)系的關(guān)系。以下給出相應(yīng)的單片機(jī)與RS485接口電路的設(shè)計(jì)電路圖。單片機(jī)側(cè)RS485接口電路如圖34所示。 圖34單片機(jī)側(cè)RS485接口電路黑線檢測(cè)模塊是關(guān)于小車正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因?yàn)橐笫且≤囇刂诰€進(jìn)行行走，所以在黑線檢測(cè)模塊中采用紅外線的相關(guān)原理來進(jìn)行檢測(cè)，以下給出紅外探測(cè)的相關(guān)功能和主要實(shí)現(xiàn)方法。黑線檢測(cè)模塊中的控制類信號(hào)還是由單片機(jī)來提供，由集紅外發(fā)射接收一體的ST188作為紅外線的發(fā)射和接收裝置來檢測(cè)黑線的位置，最后輸出相應(yīng)的電平信號(hào)來給單片機(jī)進(jìn)行處理，最后通過單片機(jī)來控制小車的運(yùn)行狀態(tài)。在黑線檢測(cè)中根據(jù)紅外發(fā)射及接收的原理，由于此模塊電路與避障模塊電路類似，只是此模塊使用集紅外發(fā)射接收一體的ST188作為紅外線的發(fā)射和接收裝置來使用，電路所用其他一些器件的參數(shù)基本上是一樣的，因此此電路的詳細(xì)分析如上述的避障電路的分析的方法是一樣的，紅外線的發(fā)射和接收進(jìn)行黑線的檢測(cè)，當(dāng)發(fā)出紅外線時(shí)，會(huì)有兩種情況反饋給單片機(jī)，一是探測(cè)到的是黑線；這是給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)來處理檢測(cè)到的結(jié)果，二是，檢測(cè)到的不是黑線，這時(shí)又給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理。而信號(hào)以電平的高低來區(qū)分黑線或者非黑線，這就是黑線檢測(cè)的原理，而檢測(cè)的方法與避障的方法是一樣的，所以以下只給出實(shí)際的電路原理圖。實(shí)際電路如圖35所示：圖35 黑線檢測(cè)模塊硬件電路紅外線的發(fā)射和接收對(duì)管的作用是作為探測(cè)模塊的重要組成成分，通過紅外線的發(fā)射和接收來探測(cè)小車的運(yùn)行軌跡和相關(guān)障礙物的位置，以下給出紅外線發(fā)射和接收對(duì)管的工作原理和相關(guān)的工作原理圖。以及如何設(shè)計(jì)紅外線發(fā)射和接收對(duì)管的主要技術(shù)要求的規(guī)定。紅外發(fā)射管和接收管的工作電流一般為100ma左右，在使用中長時(shí)間的超過額定的電流工作會(huì)造成元器件的損壞，此電路中限流電阻的阻值為200歐；即發(fā)射和接受二極管的限流電阻的阻值，則此時(shí)的工作電流應(yīng)該為5/200為25ma左右；而此電路在實(shí)際測(cè)試中，傳感器能檢測(cè)到的距離應(yīng)該為1080cm左右（從液晶顯示模塊上能看到電壓變化），此時(shí)的距離應(yīng)該為單程距離，從相關(guān)的資料中是可以看到的；在本次設(shè)計(jì)中，如果小車的探測(cè)距離要增加的話，可以有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)距離的增加，可以減小發(fā)射極的電阻，還可以用單片機(jī)的脈沖信號(hào)來控制探測(cè)信號(hào)所需的電流強(qiáng)度，最后還可以有三極管來放大電流的大小，即即可改變小車的探測(cè)距離。此電路中所使用STC12C5A60S2具有的特殊功能是，P1口的內(nèi)部具有ADC轉(zhuǎn)換的功能，而傳統(tǒng)51單片機(jī)需要進(jìn)行時(shí)延電路的更改。以下是紅外線發(fā)射接收對(duì)管的工作原理圖。即實(shí)現(xiàn)紅外線的探測(cè)功能。紅外線發(fā)射接收對(duì)管的工作圖如圖36所示：圖 36 紅外發(fā)射接收管電路 LCD速度顯示模塊下車的速度將用lcd來顯示，由于顯示模塊中主要是單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)顯示的控制，所以顯示模塊主要是原理圖上通過插針來引線最后連接顯示的1602lcd顯示器的相關(guān)電路。在顯示模塊中采用1602LCD，同時(shí)采用單片機(jī)的總線模式來進(jìn)行相應(yīng)的連接。同時(shí)單片機(jī)也可以用來控制lcd的背面光線，這樣可以節(jié)省單片機(jī)的電源。如圖37所示: 圖37 LCD顯示接口電路小車的測(cè)速模塊是根據(jù)相關(guān)的公式進(jìn)行計(jì)算出來的，在本次多功能智能探測(cè)小車的設(shè)計(jì)中，測(cè)速模塊是很重要的，因?yàn)橐獙⑺鶞y(cè)得的速度進(jìn)行l(wèi)cd顯示，所以對(duì)測(cè)速模塊的設(shè)計(jì)主要采用以下方法。測(cè)速的方法決定了測(cè)速信號(hào)的硬件連接，測(cè)速實(shí)際上就是測(cè)頻，因此，頻率測(cè)量的一些原則同樣適用于測(cè)速。通?？梢杂糜?jì)數(shù)法、測(cè)脈寬法和等精度法來進(jìn)行測(cè)試。所謂計(jì)數(shù)法，就是給定一個(gè)閘門時(shí)間，在閘門時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)輸入的脈沖個(gè)數(shù)；測(cè)脈寬法是利用待測(cè)信號(hào)的脈寬來控制計(jì)數(shù)門，對(duì)一個(gè)高精度的高頻計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于閘門與被測(cè)信號(hào)不能同步，因此，這兩種方法都存在177。1誤差的問題，第一種方法適用于信號(hào)頻率高時(shí)使用，第二種方法則在信號(hào)頻率低時(shí)使用。等精度法則對(duì)高、低頻信號(hào)都有很好的適應(yīng)性。圖38是測(cè)速