【文章內(nèi)容簡介】 充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤嚨男羞M(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有 PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬 PWM輸出調(diào)制，需要占用單片 機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號的選擇余地較大?？紤]到實際情況，本文選擇第二種方案。 CPU使用 STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實現(xiàn)。 2 第二章 方案設(shè)計與論證 根據(jù)要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進(jìn)行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 第一節(jié) 主控系統(tǒng) 根據(jù)設(shè)計要求，我認(rèn)為此設(shè)計屬于 多輸入量的復(fù)雜程序控制問題。據(jù)此，擬定了以下兩種方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，具體如下： 方案一： 選用一片 CPLD（如 EPM7128LC8415）作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。 CPLD 具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，可利用 VHDL 語言進(jìn)行編寫開發(fā)。但 CPLD 在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢。同時， CPLD 的處理速度非?？?，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高，在這一點上， MCU 就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為 此，我們不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。 方案二： 采用單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢 —— 控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。 針對本設(shè)計特點 —— 多開關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長處理多開關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡 I/O 口和程序存儲器的小體積單片 機(jī)， D/A、 A/D 功能也不必選用。根據(jù)這些分析 ,我選定了 P89C52RA 單片機(jī)作為本設(shè)計的主控裝置， 52單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令， I/O 口均可按位尋址，程序空間多達(dá) 8K，對于本 3 設(shè)計也綽綽有余，更可貴的是 52 單片機(jī)價格非常低廉。 在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動等諸多因素后，我們決定采用一片單片機(jī)，充分利用 STC89C52 單片機(jī)的資源。 第二節(jié) 電機(jī)驅(qū)動模塊 方案一： 采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制 ,通過開關(guān)的切換對小車的速度進(jìn)行調(diào)整 .此方案的優(yōu)點是電路較為簡單 ,缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢 ,易損壞 ,壽命較短 ,可靠性不高。 方案二： 采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)節(jié)電動機(jī)的分壓，從而達(dá)到分壓的目的。但電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般的電動機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實現(xiàn)很困難。 方案三： 采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的 H型橋式電路 (如圖 )。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效 率非常高， H 型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)。現(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了 L293D 如圖 )。 這種調(diào)速方式有 采用 16 引腳 DIP 封裝，其內(nèi)部集成了雙極型 H橋電路，所有的開量都做成 n 型。這種雙極型脈沖調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點，如電流連續(xù)；電機(jī)可四角限運行；電機(jī)停止時有微振電流，起到“動力潤滑”作用，消除正反向時的靜摩擦死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。 我選取第三種方案來實現(xiàn)循跡。 4 圖 橋式電路 圖 L293D 5 第三節(jié) 循跡模塊 方案一： 采用簡易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因為 該部件造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最 終未采用該方案。 方案二： 采用兩只紅外對管 (如圖 )，分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實現(xiàn)循跡的功能。 方案三： 采用四只紅外對管，兩只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離軌道時，即當(dāng)置于中間的兩只光電開關(guān)脫離軌道時，等待外面任一只檢測到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復(fù)正向行駛?，F(xiàn)場實測表明，小車在循跡過程中有一定的左右搖擺不定，但 能夠很成功的尋跡。我選取第三種方案來實現(xiàn)循跡 。 圖 紅外對管 6 第四節(jié) 避障模塊 方案一： 采用一只紅外對管置于小車中央。其安裝簡易，也可以檢測到障礙物的存在，但難以確定小車在水平方向上是否會與障礙物相撞，也不易讓小車做出精確的轉(zhuǎn)向反應(yīng)。 方案二： 采用二只紅外對管分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對小車與障礙物相對距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時反應(yīng)。但此方案過于依賴硬件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性，而且置于小車左方的紅外對管用到的幾率很小，所以最終未采用。 方案三： 采用超聲波置于小車前端。通過測試此