紅外避障小汽車word版(編輯修改稿)
2025-09-13 06:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時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晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(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決定。3. 電路設(shè)計．硬件設(shè)計如下圖所示，是本次設(shè)計智能小車的電路框圖。以AT89S51為電路的中央處理器，來處理傳感器采集來的數(shù)據(jù)，處理完畢之后以便去控制電機驅(qū)動電路來驅(qū)動電機。電源部分是為整個電路模塊提供電源，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，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，再品均電流不變的情況下，順勢電流很大（50—100mA），則大大提高了信噪比。并且其反應(yīng)靈敏，外圍電路也很簡單。它的優(yōu)點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，則通知單片機前方有障礙物，如則通知單片機可以向前行駛。市場上很多紅外光電探頭也都是基于這個原理。這樣不但能準(zhǔn)確完成測量，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)勢大，市場上很多紅外觀點探頭也都基于這個原理。其電路簡單，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)測系統(tǒng)。避障電路采用漫反射式光電開關(guān)進行避障。光電開關(guān)是集發(fā)射頭和接收頭于一體的檢測開關(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)有光線反射回來時，輸出低電平；當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。單片機根據(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，有利于單片機對信號的處理。光電開關(guān)工作原理：光電開關(guān)是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(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（上升沿動作）待執(zhí)行命令左中右左轉(zhuǎn)信號()右轉(zhuǎn)信號（）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 前進注解（“0”表示有障礙物； “1”表示無障礙物）. 單片機電路本設(shè)計的主控芯片選擇AT89S51，負(fù)責(zé)檢測傳感器的狀態(tài)并向電機驅(qū)動電路發(fā)出動作命令。復(fù)位電路采用手動復(fù)位。單片機電路如下：. 電機轉(zhuǎn)速控制電路由555時基電路構(gòu)成多諧振蕩器提供一個 PWM信號，通過控制該信號的占空比來實現(xiàn)電機調(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，并且隨著使用時間的延長，其電壓會逐漸下降，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： 市場上用很多種類的小電壓直流電動機，很方便的選擇到。主要有普通電動機、和步進電動機。方案一：采用步進電機，步進電動機的一個顯著的特點就是具有快速啟動和停止能力，能夠達到我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)。如果負(fù)荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即是步進電機啟動或反轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)換靈敏度比較高。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。但是步進電機的價格比較昂貴，對于我們的現(xiàn)狀相差太遠。方案二：采用普通的直流電機。直流電機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便。調(diào)整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)頻繁的無極快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。能滿足各種不容的特殊運行要求。由于普通直流電機價格適宜，更易于購買，并且電路相對簡單，因此采用直流電機作為動力源本設(shè)計采用差分放大驅(qū)動使電機正反轉(zhuǎn)從而做到前進，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。采用四個大功率晶體管組成H橋式電路，四個大功率晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機控制使之工作在開關(guān)狀態(tài)，進而控制電機的運行。該控制電路由于四個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，是一種廣泛采用的電路。采用與門對兩電機進行選擇控制，從而實現(xiàn)前進、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。驅(qū)動電路原路框圖如下：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。單位時間內(nèi)前進距離 為S ,則：速度V大小為S 。 驅(qū)動狀態(tài)表：注解：（“0”代表低電平 “1”代表高電平） 電機驅(qū)動電路功能表 輸入小車狀態(tài)111110前進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)濟實用的智能小車設(shè)計方法，給出了從硬件電路設(shè)計到軟件設(shè)計的一系列步驟。采用了直流電機作為執(zhí)行元件，E3F系列光電開關(guān)作為檢測元件，AT89S51單片機作為主控芯片，完成了小車避障功能的實現(xiàn)。與此同時應(yīng)用LCD顯示狀態(tài)，本設(shè)計不僅對于了解單片機的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計及控制功能有一定的幫助，還有益于誘發(fā)學(xué)習(xí)單片機的興趣。參考文獻【1】 李朝青．單片
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