基于51單片機(jī)的自動(dòng)巡線避障小車word格式(編輯修改稿)
2024-12-22 20:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位及時(shí)鐘電路分別見(jiàn)圖 2和圖 3， 單片機(jī)引腳電路 見(jiàn)附錄 1 、 L7805穩(wěn)壓器 L7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片 ， 本設(shè)計(jì) 中采用 7節(jié) 5號(hào)干電池進(jìn)行供電 ， 電容 C C3 對(duì)輸入到 L7805前的直流電進(jìn)行濾波 ， 之后輸入到 L7805， 經(jīng)其穩(wěn)壓后 輸出 5V直流電，給 單片機(jī)供電 。 如圖 4 圖 2 復(fù)位電路 圖 3 時(shí)鐘電路 6 、 MAX232芯片簡(jiǎn)介 MAX232芯片是美信（ MAXIM）公司專門 為 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v單電源供電 ；TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN輸入 ， 轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù) 后 從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9插頭； DB9插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT輸 入到單片機(jī)的 RXD、 TXD口 ；此處 MAX232主要在下載程序時(shí)對(duì)由串口發(fā)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。 其 電路如圖 5 、八路紅外傳感器模塊 紅外線在不同顏色的物 體 表面具有不同的反射性質(zhì) ，所以我們可以利用紅外對(duì)管對(duì)黑線及障礙物進(jìn)行檢測(cè)；此模塊 擁有兩個(gè) LM324放大器 和兩個(gè) 74HC14D，當(dāng)紅外線在不同顏 色物體上的反射光被接收管接收 到時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同幅度的電壓，經(jīng)由模塊 的 LM324芯片進(jìn)行信號(hào)放大，之后輸入到 74HC14D進(jìn)行高低電平的 轉(zhuǎn)換。 小車 在 行駛過(guò)程中 紅外 管 不斷地向 外 發(fā)射紅外 線 ，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí) 發(fā)生漫發(fā)射，反射光被接收管接收 ，模塊 輸出 低 電平 ；如果遇到黑線則紅外 線 被吸收， 接收管接收不到信號(hào) ，此時(shí)模塊輸出 高 電平；單片機(jī) 通過(guò)程序控制 不斷檢測(cè)模塊輸出引腳的高低電平從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。小車的避障原理 與 此類似，當(dāng)紅外管不斷發(fā)出紅外線， 而 在距小車前方 6cm無(wú)障礙物時(shí)，紅外線不發(fā)生反 射，此時(shí)接收管接收不到反射光，模塊 輸出低電平；當(dāng)小車前方 6cm內(nèi)有障礙 物時(shí)，紅外 管 發(fā)出的紅外線將會(huì)被反射回來(lái)，接收管接受到反射光，模塊 輸出高電平。 、 LM324簡(jiǎn)介 LM324內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算 放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用 , 也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 、 74HC14D簡(jiǎn)介 74HC14D是 6路施密特觸發(fā)器件，內(nèi)含 6個(gè)獨(dú)立的出發(fā)倒相器，在正邏輯中它們執(zhí)行波形整形和倒相功能；它也是 5V電源供電且不需要外圍元件。 圖 4 穩(wěn)壓電路 7 、 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 該模塊采用了 L298N雙 H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ，驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分 VIN采用 +9V直流電源供電， 同時(shí)模塊 上 安裝了 L78M05穩(wěn)壓器對(duì) vin的輸入進(jìn)行穩(wěn)壓， 邏輯部分 VCC采用 +5V供電 ，小車運(yùn)行時(shí)通過(guò)單片機(jī)向該模塊 4腳輸入控制信息來(lái)控制小車電機(jī)的轉(zhuǎn)速 。其 電路如圖 6 、 8 圖 5 TTL 轉(zhuǎn)換電路 圖 6 電機(jī) 控制 電路 [7] 8 、 L298N簡(jiǎn)介 L298N內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。輸出電壓最高可達(dá) 50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；用單片機(jī)的 IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。 L298N可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào) VSS， VSS可接 4． 5～ 7 V電壓。 4腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～46 V。輸出電流可達(dá) 2 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。 1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。 L298可驅(qū)動(dòng) 2個(gè)電動(dòng)機(jī)， OUT1， OUT2和 OUT3， OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī) 。 控制邏輯見(jiàn)表2[8] 電機(jī) 旋轉(zhuǎn)方式 控制端IN1 控制端 IN2 控制端 IN3 控制端 IN4 輸入 PWM信號(hào)改變脈寬可調(diào)速 調(diào)速端 A 調(diào)速端 B M1 正轉(zhuǎn) 1 0 / / 1 / 反轉(zhuǎn) 0 1 / / 1 / 停止 0 0 / / 1 / M2 正轉(zhuǎn) / / 1 0 / 1 反轉(zhuǎn) / / 0 1 / 1 停止 0 0 / / / 1 圖 7 穩(wěn)壓 電路 圖 8 接口電路 9 、機(jī)械部分 小車采用了四個(gè)直流電機(jī)為其提供動(dòng)力 ，這使其具有較大動(dòng)力，可以在較大的坡道上行駛；同時(shí)，小車的四輪底盤設(shè)計(jì)，使得小車的直線行駛性能較強(qiáng)， 不會(huì)出現(xiàn)方向跑偏的現(xiàn)象 ，同時(shí)轉(zhuǎn)向時(shí)的方向感 較好；小車的電路部分均用銅柱及螺絲固定 在底盤上 ，使其具有 很 好的穩(wěn)定性；除此之外，在接線方面，各模塊之間均采用杜邦線進(jìn)行連接，主控板上焊接了單片機(jī)插座， 這些為小車提供了充足的 再 開(kāi)發(fā)空間 。 第四章 軟 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、程序流程圖 如圖 9 、程序 設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)編程部分 采用 C語(yǔ)言編寫完成， 應(yīng) 用模塊化的設(shè)計(jì)方法，各子程序做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過(guò)程， 通過(guò)主程序不斷對(duì)子程序的調(diào)用 完成 PWM脈寬控制、延時(shí)以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向 控制 等部分的設(shè)計(jì)。 單片機(jī)資源分配如下表 3： 表 3 EN1 左下方傳感器 左電機(jī)端口 2 右電機(jī)端口 2 右前方傳感器 EN2 右下方傳感器 左電機(jī)端口 1 右電機(jī)端口 1 左前方傳感器 開(kāi)始 設(shè)置初始值 啟動(dòng)電機(jī) 避障 停止 Y N Y N 避線 圖 9 程序流程圖 檢測(cè)到障礙物？ 檢測(cè)到黑線？ 10 ①
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