紅外避障小汽車word版(編輯修改稿)
2025-09-13 06:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz247。12≈ kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。3. 電路設(shè)計(jì)．硬件設(shè)計(jì)如下圖所示，是本次設(shè)計(jì)智能小車的電路框圖。以AT89S51為電路的中央處理器，來(lái)處理傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)，處理完畢之后以便去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電源部分是為整個(gè)電路模塊提供電源，以便能正常工作。 避障電路（1）障礙物探測(cè)方案的選擇方案一：脈沖調(diào)制的反射式紅外線發(fā)射接受器。由于采用該有交流分量的調(diào)制信號(hào)，則可大幅度減少外界干擾；另外紅外線接受官的最大工作電流取決于平均電流。如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào)，再品均電流不變的情況下，順勢(shì)電流很大（50—100mA），則大大提高了信噪比。并且其反應(yīng)靈敏，外圍電路也很簡(jiǎn)單。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了外界光線的干擾提高了靈敏度。方案二：采用超聲波傳感器，如果傳感器接收到反射的超聲波，則通知單片機(jī)前方有障礙物，如則通知單片機(jī)可以向前行駛。市場(chǎng)上很多紅外光電探頭也都是基于這個(gè)原理。這樣不但能準(zhǔn)確完成測(cè)量，而且能避免電路的復(fù)雜性 由以上兩種方案比較可知。方案二要比方案一優(yōu)勢(shì)大，市場(chǎng)上很多紅外觀點(diǎn)探頭也都基于這個(gè)原理。其電路簡(jiǎn)單，工作可靠，性能比較穩(wěn)定。從而避免了電路的復(fù)雜性，因此我先用方案二作為小車的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。避障電路采用漫反射式光電開關(guān)進(jìn)行避障。光電開關(guān)是集發(fā)射頭和接收頭于一體的檢測(cè)開關(guān)，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被障礙物反射，接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平；當(dāng)沒(méi)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出高電平。單片機(jī)根據(jù)接收頭電平的高低做出相應(yīng)控制，避免小車碰到障礙物，由于接收管輸出TTL電平，有利于單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理。光電開關(guān)工作原理：光電開關(guān)是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。 光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢 測(cè)電路。 避障電路如下：避障電路功能表：傳感器避障電路輸出（上升沿動(dòng)作）待執(zhí)行命令左中右左轉(zhuǎn)信號(hào)()右轉(zhuǎn)信號(hào)（）000 √右轉(zhuǎn)001 √右轉(zhuǎn)010 √右轉(zhuǎn)011 √右轉(zhuǎn)100√ 左轉(zhuǎn)101 √右轉(zhuǎn)110√ 左轉(zhuǎn)111 前進(jìn)注解（“0”表示有障礙物； “1”表示無(wú)障礙物）. 單片機(jī)電路本設(shè)計(jì)的主控芯片選擇AT89S51，負(fù)責(zé)檢測(cè)傳感器的狀態(tài)并向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出動(dòng)作命令。復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位。單片機(jī)電路如下：. 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路由555時(shí)基電路構(gòu)成多諧振蕩器提供一個(gè) PWM信號(hào)，通過(guò)控制該信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。阻容元件的取值初步定為圖中所示。多諧振蕩器如下：其中占空比：q=(R1+Rx1)/(R1+R2+Rx)周期：T=(R1+R2+Rx)Cln2 電源電路 本系統(tǒng)所有芯片都需要+5V的工作電壓，而干電池只能提供的電壓為1．5V的倍數(shù)的電壓，并且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其電壓會(huì)逐漸下降，則需要LM7805穩(wěn)壓芯片。L7805能提供300至500mA的電流，足以滿足芯片供電的要求。雖然微處理器和微控制器不需要支持電路，功耗也很低，但必須要加以考慮。 電源電路擬定為： 市場(chǎng)上用很多種類的小電壓直流電動(dòng)機(jī)，很方便的選擇到。主要有普通電動(dòng)機(jī)、和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是具有快速啟動(dòng)和停止能力，能夠達(dá)到我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)。如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即是步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)換靈敏度比較高。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。但是步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格比較昂貴，對(duì)于我們的現(xiàn)狀相差太遠(yuǎn)。方案二：采用普通的直流電機(jī)。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便。調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。能滿足各種不容的特殊運(yùn)行要求。由于普通直流電機(jī)價(jià)格適宜，更易于購(gòu)買，并且電路相對(duì)簡(jiǎn)單，因此采用直流電機(jī)作為動(dòng)力源本設(shè)計(jì)采用差分放大驅(qū)動(dòng)使電機(jī)正反轉(zhuǎn)從而做到前進(jìn)，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。采用四個(gè)大功率晶體管組成H橋式電路，四個(gè)大功率晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制使之工作在開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)行。該控制電路由于四個(gè)大功率晶體管只工作在飽和與截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高，并且大功率晶體管開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的電路。采用與門對(duì)兩電機(jī)進(jìn)行選擇控制，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電路原路框圖如下：電路圖如下：注釋：將圓盤12等分 半徑2CM，周長(zhǎng)4*pi .用程序設(shè)定1S內(nèi)采集到的脈沖數(shù)可以轉(zhuǎn)化為速度。單位時(shí)間內(nèi)前進(jìn)距離 為S ,則：速度V大小為S 。 驅(qū)動(dòng)狀態(tài)表：注解：（“0”代表低電平 “1”代表高電平） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功能表 輸入小車狀態(tài)111110前進(jìn)111100停止100011左轉(zhuǎn)010011右轉(zhuǎn) 主程序流程圖 . 小結(jié)本文提出了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的智能小車設(shè)計(jì)方法，給出了從硬件電路設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)的一系列步驟。采用了直流電機(jī)作為執(zhí)行元件，E3F系列光電開關(guān)作為檢測(cè)元件，AT89S51單片機(jī)作為主控芯片，完成了小車避障功能的實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)應(yīng)用LCD顯示狀態(tài)，本設(shè)計(jì)不僅對(duì)于了解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)及控制功能有一定的幫助，還有益于誘發(fā)學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。參考文獻(xiàn)【1】 李朝青．單片
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