【文章內(nèi)容簡介】 EN11I2OUT13GND45OUT26IN7VC28 EN29I310OUTGND123OUT414IN5VC5v16U3L293D 1KR312J312J2 12J512J4VC1KRL293D_INGNDL293D_EN1L293D_EN2L293D_IN2VC_Motr L293D_IN4L293D_IN3圖 電機(jī)驅(qū)動電路圖本設(shè)計(jì)采用 L293D 芯片，L293 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用 16 腳封裝，內(nèi)部是由雙極性管組成的 H 橋電路。其輸出電流為 100mA，最高電流 2A，最高工作電壓 36V，可以驅(qū)動感性負(fù)載，可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，且很容易被單片機(jī)控制。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H 橋電路保證了江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 11 頁 共 55 頁可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。圖 L293D內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖示為 L293d 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，L293d 內(nèi)置了與門、非門、三級管組成的兩組電路，因?yàn)槠渑帕行螤钕瘛瓾’子母，所以稱其為 H 橋路。通過控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來，而通過控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會發(fā)生改變，電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會發(fā)生變化。在圖 中，使 ENA 與 ENB 兩個使能端始終為 1，通過控制 IN1 ~IN4 輸入端的狀態(tài)來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。表 L293D真值表IN1 IN2 IN3 IN4 右電機(jī) 左電機(jī) 1 0 1 0 正 正 1 0 0 1 正 反 0 1 1 0 反 正 0 1 0 1 反 反 0 0 0 0 當(dāng) INININ3 和 IN4 分別為 1010 時，TT4 、T5 和 T8 導(dǎo)通，左電機(jī)和右電機(jī)正轉(zhuǎn)； 示例程序 1：void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進(jìn)江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 12 頁 共 55 頁{ L293D_IN1=1。 L293D_IN2=0。 L293D_IN3=1。 L293D_IN4=0。 PWM_Set(255Speed_Right,255Speed_Left)。}脈寬調(diào)制器本身是一個由運(yùn)算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。一個輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調(diào)制信號相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性,也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性 ,因而改變了電動機(jī),則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度,要鋸齒波的線性度足夠好,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。示例程序 2 為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中 PWM_Set 為 PWM 調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計(jì)采用的是軟件調(diào)速，Speed_Right、Speed_Left 為用戶給定的初值速度，速度值范圍：0 ~255,數(shù)值越大，速度越快。在通常的程序中多是采用定時器為波特率發(fā)生器。而本次設(shè)計(jì)中采用的是 MCU 自帶的 PWM 脈沖發(fā)生器，stc12c5a60s2 有內(nèi)置的一個計(jì)數(shù)器和比較寄存器 CCAPnL 和 CL，CCAPnL 用來存放一個 0255 之間的一個數(shù)據(jù)，CL 是一個計(jì)數(shù)器，當(dāng) CL 的值小于 CCAPnL 時，PWM 引腳輸出低電平脈沖，當(dāng) CL 的值大于 CCAPnL 時，PWM引腳輸出高電平脈沖示例程序 2：void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA){CCAP0L=PWM0_DATA。//裝入比較初值CCAP0H=PWM0_DATA。 CCAP1L=PWM1_DATA。 //裝入比較初值CCAP1H=PWM1_DATA。}江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 13 頁 共 55 頁 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用 LCD1602 字符型液晶屏為下位機(jī)顯示設(shè)備，在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。液晶顯示器顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器每一個點(diǎn)在收到信號就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此，液晶顯示器的畫面質(zhì)量高不會閃爍。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機(jī)的接口更加簡單可靠，操作方便。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，因此，液晶顯示器也有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。E:\單 片 機(jī) \STC125A60S2GNDVC VCGND1VC2O3RS4W5E6DB071829DB3104512DB63714LA5BK16LCD 1602LCD1 LCD1602S3雙 刀 單 柄 開 關(guān)1KR9 LCD_B01L_2CDB3L_45LD_B67LCD_RSWE圖 LCD1602 電路圖LCD 的 DB0—DB7 口與單片機(jī)的 P0 口相連，RS 連接到 口，RW 連接到 口，使能端 E 口連接到 口。P0 口做為數(shù)據(jù)寫入端。表 LCD引腳定義江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 14 頁 共 55 頁符號 引腳說明 符號 引腳說明VSS 電源地 D2 Data I/OVDD 電源正極 D3 Data I/OVL 液晶顯示偏壓信號 D4 Data I/ORS 數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L） D5 Data I/OR/W 讀/寫選擇端（H/L） D6 Data I/OE 使能信號 D7 Data I/OD0 Data I/O BLA 背光源正極D1 Data I/O BLK 背光源負(fù)極示例程序：//****************寫數(shù)據(jù)************************//void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) {ReadStatusLCM()。 //檢測忙LCM_Data = WDLCM。LCM_RS = 1。 Delay10us(1)。LCM_RW = 0。Delay10us(1)。 LCM_E = 0。 Delay10us(1)。 LCM_E = 0。 Delay10us(1)。LCM_E = 1。Delay10us(1)。 }江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 15 頁 共 55 頁 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，本設(shè)計(jì)是通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無線通訊功能，所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)按位順序傳送，最少僅需一根傳輸線即可完成，成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工。 串行通訊又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機(jī)中，主要使用異步通訊方式。P CU S B 口P CU S B t o T T LR X DT X D5 VG N DU S B t o U A R T T T L 轉(zhuǎn)換板R S TA T5 VT X DR X DG N DS T藍(lán)牙模塊圖 USB與藍(lán)牙模塊相連在本設(shè)計(jì)中采用 WE40C（如圖 ）藍(lán)牙模塊，設(shè)置一個為主機(jī)，另一個為從機(jī)。通過發(fā)送 AT 指令來控制智能車的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。WE40C 使用方便，可支持一對多通訊，也可通過 AT 指令來切換模塊的主從模式。當(dāng)藍(lán)牙模塊上電后紅色指示燈閃爍，與另一藍(lán)牙?？鞎r，藍(lán)色指示燈常亮。江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 16 頁 共 55 頁圖 WE40C 藍(lán)牙模塊實(shí)物圖WE40C 特點(diǎn)：，兩模塊通電后自動連接，非常方便。 5V 和 兩種接口。，可綁定模塊地址指定通訊。，可通過簡單的 AT 指令任意切換主從模式。 9 個擴(kuò)展 IO 口(兩個預(yù)留)，既可輸入也可輸出。，開闊地 40 米。 PCB 復(fù)合式設(shè)計(jì)，采用加厚板材()。WE40C 應(yīng)用范圍：，包含 TXD 和 RXD 兩組信號，可以直接接入單片機(jī)等帶有串口的系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過 MAX232 芯片轉(zhuǎn)換成RS232 電平后使用。，無線收發(fā)數(shù)據(jù)。，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和智能手機(jī)之間的無線串口通訊。江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 17 頁 共 55 頁 電源電路設(shè)計(jì)GND15VOUT2I3U2GND15VOUT2I3U1 123546S120UFCGNDUSB_PowerGNDGNDD1IOE50maF1 VCGND20UFC3VC_Motr21J1jump12J6 123546S2圖 電源電路圖 如圖 中 J6 為電池接口，U1 為 ASM1117 穩(wěn)壓芯片，CCC3 為濾波電容，D1 為續(xù)流二極管，當(dāng)小車斷電時，電路板中會產(chǎn)生感應(yīng)電流通過 D1 流向地端，這樣減小了感應(yīng)電流對元器件的損壞。S1,S2 是電池供電和 USB 供電的切換開關(guān)，當(dāng) S1 撥到2,4 位、S2 撥到 3,6 位時小車由電池供電，當(dāng) S1 撥到 3,6 位、S2 撥到 2,4 位時，小車由 USB 供電。VCC_Motor 為電機(jī)驅(qū)動芯片電源，BLU_VCC 為藍(lán)牙通訊模塊電源。表 電池電源VCC MCU 電源VCC_Motor 電機(jī)驅(qū)動芯片電源BLU_VCC 藍(lán)牙通訊模塊電源在電源電路設(shè)計(jì)中采用的 AMS1117 穩(wěn)壓芯片有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。在最大輸出電流時，AMS1117 器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。AMS1117 的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。AMS1117 應(yīng)用高效線性穩(wěn)壓器后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V 至 線性穩(wěn)壓器電池充電器有源 SCSI 終端筆記本電源管理電池供電設(shè)備。本設(shè)計(jì)中是利用 AMS1117 將電池的 電壓轉(zhuǎn)換為 5V 電壓供給單片機(jī)和外圍的傳感器江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 18 頁 共 55 頁設(shè)備。如，紅外傳感器、藍(lán)牙模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動芯片。經(jīng)測試在用此種供電方式下，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好。 PCB 圖設(shè)計(jì)電路原理圖見附錄 A在電路原理圖設(shè)計(jì)好之后，根據(jù)布線原則對元器件進(jìn)行布局，布線，最后鋪銅、滴淚。將設(shè)計(jì)好的 PCB 文件發(fā)給廠家進(jìn)行生產(chǎn)制作，這就是整個電路板的制作過程。一般 PCB 基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備→PCB 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→PCB 布局→布線→布線優(yōu)化和絲印→網(wǎng)絡(luò)和 DRC 檢查和結(jié)構(gòu)檢查 →制板。（1）PCB 布線工藝焊盤、線、過孔的間距要求：PAD and VIA ： ≥ （12mil）PAD and PAD ： ≥ （12mil）PAD and TRACK ： ≥ （12mil）TRACK and TRACK ： ≥ （12mil）密度較高時：PAD and VIA ： ≥ （10mil）PAD and PAD ： ≥ （10mil）PAD and TRACK ： ≥ （10mil）TRACK and TRACK ： ≥ （10mil）（2）本設(shè)計(jì)中 PCB 布線工藝規(guī)則① 線在本設(shè)計(jì)中，信號線寬為 (12mil)，電源線寬為 (50mil)；線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于 (13mil)。特殊情況下，當(dāng)器件管腳較密，寬度較窄時，可按適當(dāng)減小線寬和線間距。② 焊盤（PAD）在本設(shè)計(jì)中焊盤（PAD）與過渡孔（VIA）的設(shè)計(jì)規(guī)則是：插腳式電阻、電容和集成電路等，采用盤/孔尺寸 /（63mil/32mil） ；插座、插針和二極管等，采江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 19 頁 共 55 頁用 （71mil/39mil） 。PCB 板上設(shè)計(jì)的元件安裝孔徑比元件管腳的實(shí)際尺寸大 ～ 左右。③ 過孔（VIA）在本設(shè)計(jì)中過孔的尺寸為 (50mil/28mil)。圖 PCB圖制好板子后，購買元器件焊接板子。焊接板子之前先準(zhǔn)備好恒溫焊臺、熱風(fēng)槍、吸錫絲、焊錫絲、助焊劑、鑷子等工具。焊接貼片 IC 芯片的步驟：將芯片平放在 PCB 板上，將芯片引腳對準(zhǔn)焊盤然后用手指按住；然后將芯片的兩個對角焊牢；在芯片的四周上適量的焊錫；將 PCB 板向著焊接引腳的方向下傾斜 45 度，用松香去掉烙鐵頭端多余的焊錫；把粘有松香的烙鐵頭放在有焊錫的部分；江