【文章內容簡介】 充當。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當的，主要控制小車的行進方向和速度。單片機驅動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有 PWM功能的單片機，這樣可以實現精確調速；第二，可以由軟件模擬 PWM輸出調制，需要占用單片 機資源，難以精確調速，但單片機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，配合軟件編程實現。 2 第二章 方案設計與論證 根據要求，確定如下方案：在現有玩具電動車的基礎上，加裝光電檢測器，實現對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數據傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據所檢測的各種數據實現對電動車的智能控制。這種方案能實現對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，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) 根據設計要求，我認為此設計屬于 多輸入量的復雜程序控制問題。據此，擬定了以下兩種方案并進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 語言進行編寫開發(fā)。但 CPLD 在控制上較單片機有較大的劣勢。同時， CPLD 的處理速度非常快，而小車的行進速度不可能太高，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，進而提出了第二種設想。 方案二： 采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進中的小車，以實現其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于實現小車的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現出來它的優(yōu)勢 —— 控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強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。 針對本設計特點 —— 多開關量輸入的復雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長處理多開關量的標準單片機，而不能用精簡 I/O 口和程序存儲器的小體積單片 機， D/A、 A/D 功能也不必選用。根據這些分析 ,我選定了 P89C52RA 單片機作為本設計的主控裝置， 52單片機具有功能強大的位操作指令， I/O 口均可按位尋址，程序空間多達 8K，對于本 3 設計也綽綽有余，更可貴的是 52 單片機價格非常低廉。 在綜合考慮了傳感器、兩部電機的驅動等諸多因素后，我們決定采用一片單片機，充分利用 STC89C52 單片機的資源。 第二節(jié) 電機驅動模塊 方案一： 采用繼電器對電動機的開或關進行控制 ,通過開關的切換對小車的速度進行調整 .此方案的優(yōu)點是電路較為簡單 ,缺點是繼電器的響應時間慢 ,易損壞 ,壽命較短 ,可靠性不高。 方案二： 采用電阻網絡或數字電位器調節(jié)電動機的分壓，從而達到分壓的目的。但電阻網絡只能實現有級調速，而數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電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實現很困難。 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。線性型驅動的電路結構和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的 H型橋式電路 (如圖 )。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)下，精確調整電動機轉速。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轉速和方向的控制，電子管的開關速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的 PWM調速技術?，F市面上有很多此種芯片，我選用了 L293D 如圖 )。 這種調速方式有 采用 16 引腳 DIP 封裝，其內部集成了雙極型 H橋電路，所有的開量都做成 n 型。這種雙極型脈沖調寬方式具有很多優(yōu)點，如電流連續(xù)；電機可四角限運行；電機停止時有微振電流，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)境和路面介質影響。在使用過程極易出現問題，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，根據兩只光電開關接受到白線與黑線的情況來控制小車轉向來調整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關的位置就可以很好的實現循跡的功能。 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，當小車脫離軌道時，即當置于中間的兩只光電開關脫離軌道時，等待外面任一只檢測到黑線后，做出相應的轉向調整，直到中間的光電開關重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復正向行駛?，F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向反應。 方案二： 采用二只紅外對管分別置于小車的前端兩側，方向與小車前進方向平行，對小車與障礙物相對距離和方位能作出較為準確的判別和及時反應。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