【文章內容簡介】 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 的內部電路圖如圖 37所示 圖 36 LM7806 實物圖 圖 37 LM7806內部電路圖 電機 驅動芯片 L298N 的簡介 L289N 是 SGS(通標標準技術服務有限公司 )公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內部包含 4通道邏輯驅動電路。是一種二相和四相電機的專用驅動器，即內含二個 H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL 邏輯電平信號，可驅動 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，即邏輯供應電壓。引腳 4為 SUPPLY VOLTAGE Vs，即驅動部分輸入電壓。 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系 如表 33所示 ： 表 33 是使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系表 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機運行情況 H H L 正轉 H L H 反轉 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) 驅動部分輸入電壓 Vs： ～ 46V (3) 邏輯部分工作電流 Iss：≤ 36mA (4) 驅動部分工作電流 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) 驅動形式：雙路大功率 H橋驅動 13 4 系統(tǒng)的硬件設計 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 的變阻器進行調節(jié)，通過調節(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?，再輸入到單片機中，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 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?，第二級方向探測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所接的復位電路與時鐘電路的結構以及工作原理進行說明。單片機連接的復位電路圖與時鐘電路圖如圖 43所示。 15 圖 43 時鐘電路和復位電路 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 復位電路 :復位電路包括上電復位和手動復位兩部分， 52 系列單片機多為高電平復位，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位， 因此上電復位的原理就是利用電容充電的一段時間將復位腳拉至高電平，使單片機完成復位， C1 選用 104 瓷片電容， R1 在電容充電結束后將復位腳拉至低電平，保證單片機正常工作。 電源 設計 模塊 前兩章已經(jīng)對電源設計模塊的選擇以及所用到的穩(wěn)壓器 LM7806的內部結構圖進行了說明。 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 驅動模塊 電機驅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)主要介紹電機驅動的接線圖， L298N 的電機驅動電路圖如圖 45所示。 圖 45 L298N 電機驅動電路圖 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 輪的驅動能力，以達到調節(jié)速度的 要求 。輸出端 OUT1 和 OUT2接左輪， OUT3 和 OUT4 接右輪，前進時，兩輪驅動能力相同，左轉時，右輪比左輪驅動力強，右轉時，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 調速控制 ，從而實現(xiàn)對小車速度的控制 。