基于單片機(jī)的智能尋跡小車(chē)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-04 11:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2SC8050、及電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。 如果單片機(jī) 89C51 控制口輸出高電平， 9012截止， 2SC8050 截止，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。單片機(jī)89C52 控制口輸出低電平時(shí)， 9012 導(dǎo)通，2SC8050 導(dǎo)通，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路比較簡(jiǎn)單，輸出功率足夠大，足以推動(dòng)電機(jī)工作，并且電機(jī)工作時(shí)三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機(jī)部分和電機(jī)供電部分沒(méi)有完全隔離，而電 動(dòng)機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)常燒壞單片機(jī) ，功耗很大 。 方案 2： 利用 LM298 及其外部輔助電路和電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)控制口接 3 LM298 的兩個(gè)輸入控制端 IN1,IN2。 L298 的兩個(gè)輸出端 OUT1(2),OUT2(10)接電機(jī)。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼 ： 左電機(jī) 右電機(jī) 左電機(jī) 右電機(jī) 電動(dòng)車(chē)運(yùn)行狀態(tài) 1IN1 1IN2 2IN1 2IN2 1 0 1 0 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 前行 1 0 0 1 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn) 1 0 0 0 正轉(zhuǎn) 停 以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn) 0 1 1 0 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 0 0 1 0 停 正轉(zhuǎn) 以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn) 0 1 0 1 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 后退 1 1 1 1 殺停 殺停 立刻停止 根據(jù)上表可知，只要設(shè)定兩塊 L298 的 1IN1,1IN2,2IN1,2IN2 四個(gè)控制端口的不同編碼，就可得到電動(dòng)車(chē)的前進(jìn)，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運(yùn)行狀態(tài)；且 L298 的最大輸出電流為 ，可使電動(dòng)車(chē)快速運(yùn)行。故采用方案 2。 (4)控制器 模塊 方案 1： 采用可編程邏輯期間 CPLD 作為控制器。 CPLD 可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、 IO 資源豐富、易于 進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。且從使用 、功耗 及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案。 方案 1： 采用凌陽(yáng)公司的 16 位單片機(jī)，它是 16 位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的 CPU 資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低 。 本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車(chē)的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。 方案 3： P89V51RD2 是一款 80C51 微控制器，包含 16/32/64kB Flash 和 1024 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM。 P89V51RD2 的典型特性是它的 X2 方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì) 時(shí) 可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的 80C51 時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含 12 個(gè)時(shí)鐘）或 X2 方式（每個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇 X2 方式可在相同時(shí)鐘頻率下獲得 2 倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可 4 以極大地降低電磁干擾 (EMI)。 Flash 程序存儲(chǔ)器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁(yè)編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時(shí)間。ISP 允許在軟件控制下對(duì)成品中的器件進(jìn)行重復(fù)編程。應(yīng)用固件的產(chǎn)生 /更新能力實(shí)現(xiàn)了 ISP 的大范圍應(yīng)用 從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案 3。 (5) 線 路跟蹤電路 方案 1：采用 CCD 單色攝像頭，配計(jì)算機(jī)主板及圖 像采集卡。對(duì)白背景下，黑線的識(shí)別，目前做的比較成熟，效果相當(dāng)好。但成本高，很難找到合適的載體。 方案 2： 采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來(lái)越廣泛，效果也可以。但幾百元的價(jià)格及相對(duì)復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個(gè)很好的選擇。 方案 3： 采用 紅外 光電 發(fā)射接收管。該傳感器不但價(jià)格便宜，容易購(gòu)買(mǎi)，而且處理電路簡(jiǎn)單易行，實(shí)際使用效果很好，能很順利地引導(dǎo)小車(chē) 按規(guī)定的線路尋跡 。我們選擇方案 3。 （ 6）聲控模塊 方案 1： 采用凌陽(yáng)公司的單片機(jī)， 在語(yǔ)音識(shí)別處理這一塊很好。 但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí) ，由于其占用的 CPU 資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 按照設(shè)計(jì)的要求，用凌陽(yáng)單片機(jī)不僅成本增加，而且功耗非常大，所以我們放棄選用凌陽(yáng)單片機(jī)處理聲音模塊。 方案 2： 采用柱極體傳聲器和普通的三極管構(gòu)成的聲控電路，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，元器件價(jià)格便宜，容易買(mǎi)到。基于低成本、低功耗我們選擇方案 2。 (7) 語(yǔ)音模塊 方案 一 ： 采用 APR9600 語(yǔ)音錄放集成電路。這是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，可重復(fù)錄放 10 萬(wàn)次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，單片電路可錄放32～ 60 秒，串行控制時(shí)可分 256 段 以上，并行控制時(shí)最大可分 8 段。與 ISD 同類芯片相比它具有價(jià)格便宜 、 多種手動(dòng)控制方式 、 分段管理方便、多段控制時(shí)電路簡(jiǎn)單、采樣速度及錄放 音時(shí)間可調(diào)、每個(gè)單鍵均有開(kāi)始停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn) 。 然而其處理速度有限，無(wú)法滿足本設(shè)計(jì)需要尋址操作的需要。 方案二：采用 ZY1420A 語(yǔ)音模塊。 ZY1420A 內(nèi)部使用 ISD1420 作為主控芯
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