【文章內(nèi)容簡介】 高低來判定黑線有無。在電路中， LM324的一個輸入端需接滑動變阻器，通過改變滑動變阻器的阻值來提供合適的比較電 壓。其內(nèi)部電路圖如圖 34所示。 比較器 LM324的集成運放的管腳圖如圖 35所示。 10 圖 34 LM324內(nèi)部電路 圖 35 集成運放的管腳圖 穩(wěn)壓器 LM7806簡介 系統(tǒng)所用到的 LM7806 含有三個引腳，分別 1腳為輸入、 2腳為接地、 3 腳為輸出。 穩(wěn)壓器 LM7806 的實物圖 如圖 36所示 。 穩(wěn)壓器 LM7806 的內(nèi)部電路圖如圖 37所示 圖 36 LM7806 實物圖 圖 37 LM7806內(nèi)部電路圖 電機 驅(qū)動芯片 L298N 的簡介 L289N 是 SGS(通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司 )公司的產(chǎn)品，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)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個 H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機。其引腳排列如 圖 38所示。 11 圖 38 L298 引腳的排列 圖 1） L298N 的引腳的說明 L298N 的引腳 9 為 LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss，即邏輯供應(yīng)電壓。引腳 4為 SUPPLY VOLTAGE Vs，即驅(qū)動部分輸入電壓。 Vss電壓要求輸入最小電壓為 ，最大可達 36V； Vs 電壓最大值也是 36V。 但經(jīng) 過 實驗 表明 ， Vs 電壓應(yīng)該比 Vss電壓高，否則有時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 引腳 2， 3， 13， 14 為 L298N 芯片輸入到電動機的輸出端，其中引腳 2 和 3能控制兩相電機，對于直流電動機，即可控制一個電動機。同理，引腳 13 和 14也可控制一個直流電動機。引腳 6和 11腳為電動機的使能接線腳。引腳 5， 7，10， 12 為單片機輸入到 L298N 芯片的輸入引腳。 1 腳和 15 腳可單 獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳 感信號，也可以直接接地。在系統(tǒng)設(shè)計中 將它們直接接地。 引腳 8為芯片的接地引腳，它與 L298N 芯片的散熱片連接在一起。由于本芯片的工作電流比較大，發(fā)熱量也比較大，所以在本芯片的散熱片上又連接了一塊鋁合金，以增大它的散熱面積。 L298N 的 使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系 如表 33所示 ： 表 33 是使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系表 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機運行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 其中控制使能引腳 ENA 或者 ENB 還可以實現(xiàn) PWM 脈寬速度調(diào)整。 12 2)L298N 的一些參數(shù)如下： (1) 邏輯部分輸入電壓： 6～ 7V (2) 驅(qū)動部分輸入電壓 Vs： ～ 46V (3) 邏輯部分工作電流 Iss：≤ 36mA (4) 驅(qū)動部分工作電流 Io：≤ 2A (5) 最大耗散功率： 25W（ T=75℃） (6) 控制信號輸入電平： 高電平： ≤ Vin≤ Vss，低電平： ≤ Vin≤ (7) 工作溫度： 25℃～＋ 130℃ (8) 驅(qū)動形式：雙路大功率 H橋驅(qū)動 13 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 第 2章與第 3章已經(jīng)對主要模塊與主要零件進行說明，本章主要圍繞系統(tǒng)硬件的電路圖以及在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用進一步說明。 循跡傳感器模塊 本文所應(yīng)用的循跡傳感器是 ST 系列反射式光電傳感器，同時，經(jīng)過對系統(tǒng)的分析決定采用 ST188 作為紅外檢測傳感器。 智能小車在行駛的過程中，通過紅外傳感器對行駛的軌跡進行檢測，若檢測到白色區(qū)域 ， 發(fā)射管發(fā)射的紅外線沒有反射到接收管，測量接收管的電壓為，若檢測到黑色區(qū)域 ， 接收管接受到發(fā)射管發(fā)射的紅外線 ， 電阻立刻發(fā)生變化 ， 接 受管的電壓也就隨之發(fā)生變化 ， 經(jīng)過測試接收管的電壓為 0． 5V， 測試結(jié)果顯示基本滿足系統(tǒng)的要求。 本系統(tǒng)除了采用 ST188來檢測黑線還需要采用一塊比較器 LM324來判斷小車行駛過程中有無黑線存在 ， 比較器的比較基準電壓由 10K 的變阻器進行調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)變阻器尋找最佳的傳感效果。 循跡模塊的 具體電路 智能小車在行駛的過程中， 通過 紅外傳感器 ST188發(fā)送紅外射線給比較器LM324， 由于不同的光線產(chǎn)生的電壓值不同，比較器對接收的 電壓與比較電壓 進行 比較后，輸出信號變?yōu)楦叩碗娖剑佥斎氲絾纹瑱C中，用以判定是否 檢測到黑線。 傳感器模塊的具體電路圖如圖 41所示。 圖 41 傳感器模塊電路圖 14 傳感器安裝 在小車具體的循跡行走過程中，為了能精確測定黑線位置并確定小車行走的方向，需要同時在底盤裝設(shè) 4個紅外探測頭，進行兩級方向糾正控制，提高其循跡的 穩(wěn)定性以及 可靠性。這 4個紅外探頭的具體位置如圖 42所示。 圖 42 傳感器安裝圖 圖中循跡傳感器全部在一條直線上。其中 X1與 Y1為第一級方向控制傳感器，X2與 Y2為第二級方向控制傳感器，并且黑線同一邊的兩個傳感器之間的寬度不得大于黑線的寬度。小車前進時，始終保持 (如圖 42中所示的行走軌跡黑線 )在 X1和 Y1這兩個第一級傳感器之間，當(dāng)小車偏離 黑線時，第一級傳感器就能檢測到黑線，把檢測的信號送給小車的 控制系統(tǒng) 處理 ，控制系統(tǒng) 處理完后 發(fā)出信號對小車軌跡予以糾正 。 若小車回到了軌道上，即 4個探測器都只檢測到白紙，則小車會繼續(xù)行走 ；若小車由于慣性過大依舊偏離軌道，越出了第一級兩個探測器的探測范圍，這時第二級 探測器 動作，再次對小車的運動進行糾正，使之回到正確軌道上去?？梢钥闯觯诙壏较蛱綔y器實際是第一級的后備保護，從而提高了小車循跡的可靠性。 控制器模塊 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求 采用 STC公司的 STC89C52 單片機作為主控制器，它的各引腳以及使用功能已在第 3章進行說明，以下是就它的引腳 RST和引腳 XTALXTAL2所接的復(fù)位電路與時鐘電路的結(jié)構(gòu)以及工作原理進行說明。單片機連接的復(fù)位電路圖與時鐘電路圖如圖 43所示。 15 圖 43 時鐘電路和復(fù)位電路 圖 43中的 52單片機最小系統(tǒng)由以下兩個部分組成且工作原理為： A 時鐘電路 :單片機要想工作必須有一個外部的時鐘源，這個時鐘源由外部晶振產(chǎn)生，具體電路為圖中的 Y C C3，在做電路板時應(yīng)注意晶振和電容要靠近 18 腳和 19腳放置，如果放置過遠可能會造成晶振不能起振，或工作不穩(wěn)定。典型值為 C C3 30pF， Y1 12M。 B 復(fù)位電路 :復(fù)位電路包括上電復(fù)位和手動復(fù)位兩部分， 52 系列單片機多為高電平復(fù)位，也就是說 RST（ 9）腳上只要有持續(xù)兩個機器周期以上的高電平就能使單片機復(fù)位， 因此上電復(fù)位的原理就是利用電容充電的一段時間將復(fù)位腳拉至高電平，使單片機完成復(fù)位， C1 選用 104 瓷片電容， R1 在電容充電結(jié)束后將復(fù)位腳拉至低電平，保證單片機正常工作。 電源 設(shè)計 模塊 前兩章已經(jīng)對電源設(shè)計模塊的選擇以及所用到的穩(wěn)壓器 LM7806的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖進行了說明。 但有一點需要注意，在系統(tǒng)的運行過程中， 單片機必須與大電流器件分開供電，避免大電流器件對單片機造成干擾，影響單片機的穩(wěn)定運行 ，從而影響到小車行駛的穩(wěn)定性 。 穩(wěn)壓電源的電路圖如圖 44所示 16 圖 44 穩(wěn)壓電源電路圖 如圖 44 所示， 這樣的連接可以 為單片機，指示燈等供電， 而且 LM7806 的驅(qū)動電壓由電池不 經(jīng)任何處理直接給出， 電機 也 可以用 9V供電。 電機 驅(qū)動模塊 電機驅(qū)動模塊的選擇與零件的的簡述已經(jīng)在第 2 章與第 3 章進行了說明，本節(jié)主要介紹電機驅(qū)動的接線圖， L298N 的電機驅(qū)動電路圖如圖 45所示。 圖 45 L298N 電機驅(qū)動電路圖 如圖 45所示 ， 其中 IN1和 IN2 控制小車 左 輪并且通過 ENA 控制占空比，這樣能控制小車的 左輪驅(qū)動能力； IN3 和 IN4控制小車右 輪并且通過 ENB控制占空比來控制小車 右 輪的驅(qū)動能力，以達到調(diào)節(jié)速度的 要求 。輸出端 OUT1 和 OUT2接左輪， OUT3 和 OUT4 接右輪，前進時，兩輪驅(qū)動能力相同，左轉(zhuǎn)時，右輪比左輪驅(qū)動力強，右轉(zhuǎn)時，同理。而二極管的引入能夠起到保護電機的作用。 17 同時，將 L298N 的 12 四個引腳用來接單片機 ，通過對單片機的編程 來 實現(xiàn)兩個直流電機的 PWM 調(diào)速控制 ，從而實現(xiàn)對小車速度的控制 。