【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ②兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同當(dāng) CV 端不接控制電壓時(shí)對(duì) THR 端來(lái)講大于 23VCC 是高電平 1 小于 23VCC 是低電平 0 而對(duì) TRS端來(lái)講大于 13VCC 是高電平 1 小于 13VCC 是低電平 0 如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC這時(shí)上觸發(fā)電平就變成 VC值而下觸發(fā)電平則變成 12VC可見(jiàn)改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值 2 超聲波接收電路 超聲波接收電路使用超聲波接收傳 感器當(dāng)它接收到超聲波信號(hào)為正弦波信號(hào)后輸入到集成比較器 LM393進(jìn)行處理 LM393輸出的是比較規(guī)范的方波信號(hào)將此方波信號(hào)輸出到信號(hào)處理電路電路如圖 38 所示 圖 38 超聲波接收和處理電路 3 充電泵高增益運(yùn)算放大器能將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào) LM2907N具有以下特點(diǎn) LM2907N 進(jìn)行頻率倍增時(shí)只需使用一個(gè) RC 網(wǎng)絡(luò)以地為參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)速計(jì)頻率輸入可直接從輸入管腳接入運(yùn)算放大器／比較器采用浮動(dòng)三極管輸出最大 50mA的輸出電流可驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管發(fā)光二極管等內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計(jì)使用充電泵技術(shù)對(duì)低紋波有頻率倍增功能比較器的滯 后電壓為 30mV 利用這個(gè)特性可以抑制外界干擾輸出電壓與輸入頻率成正比線性度典型值為177。 03 具有保護(hù)電路不會(huì)受高于 Vcc 值或低于地參考點(diǎn)輸入信號(hào)的損傷在零頻率輸入時(shí) LM2907 的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié)當(dāng)輸入頻率達(dá)到或超過(guò)某一給定值時(shí)可將輸出用于驅(qū)動(dòng)繼電器指示燈等負(fù)載的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各引腳功能功能如下 腳和 11腳 IN為運(yùn)算放大器／比較器的輸入端 腳接充電泵的定時(shí)電容 C1 腳接充電泵的輸出電阻和積分電容 R1C2 腳 IN和 10腳 UF1為運(yùn)算放大器的輸入端 腳為輸出晶體管的發(fā)射極 U0腳為輸出晶體管的集電極一般接電源 UC 腳為正電源端 VCC 12 腳為接地端 GND 1314 腳未用 圖 39 LM2907N 原理框圖 將 LM2907N 的 8 腳接到單片機(jī)輸入口由圖 38 可以看出由于兩個(gè)串聯(lián) 51kΩ電阻的分壓 LM290N7 的 10 腳電壓 Vop 6V 這是內(nèi)部比較器的參考電壓內(nèi)部比較器的 4 腳電壓為 Vop 輸入電壓它是電阻 R51KΩ上的電壓這個(gè)電壓和頻率有關(guān)的當(dāng) Vop大于 Vop時(shí)比較器輸出為 1LM2907N內(nèi)部三極管導(dǎo)通或飽和則發(fā)光二極管LED 點(diǎn)亮 因此當(dāng)超聲發(fā)射電路由 LM555產(chǎn)生 40KHz方波來(lái)起振超聲波發(fā)射探頭使其發(fā)射超聲波如智能電動(dòng) 小車(chē)前方遇到障礙物時(shí)此超聲波信號(hào)被障礙物反射回來(lái)超聲波接收電路接收到超聲波信號(hào)為正弦波信號(hào)后輸入到比較器 LM393 使其調(diào)整為方波輸出到 LM2907NLM2907N 芯片會(huì)把此方波信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)電壓值當(dāng)此電壓值大于由 4 號(hào)引腳輸入的門(mén)電壓時(shí) LM2907N 的 8 號(hào)引腳輸出低電平 LED處于發(fā)光狀態(tài)即當(dāng)有障礙物時(shí) LED處于發(fā)光狀態(tài) LM2907N的 8號(hào)引腳輸出低電平同時(shí)通過(guò) 8 腳將信號(hào)送給單片機(jī)使單片機(jī)該根據(jù)信號(hào)控制小車(chē)轉(zhuǎn)向從而實(shí)現(xiàn)避開(kāi)障礙物的目的 35 檢測(cè)光源電路 利用光敏電阻阻值隨光強(qiáng)弱變化的特性組成光控開(kāi)關(guān)電路 如圖 310 所示檢測(cè)光源為了檢測(cè)光線的強(qiáng)弱我們?cè)谛≤?chē)左前方右前方加了 2 只光敏傳感器即光敏電阻它根據(jù)照射在它上面的光線的強(qiáng)弱阻值發(fā)生變化輸出電壓隨之變化當(dāng)小車(chē)前方無(wú)光照射時(shí) 光敏電阻阻值很大三極管處于截止?fàn)顟B(tài) 集電極輸出高電平當(dāng)有光照射時(shí) 光敏電阻阻值變小 三極管飽和導(dǎo)通 [7]將檢測(cè)到的高低電平信號(hào)送單片機(jī) 依此調(diào)整車(chē)頭方向 使其沿光源方向行駛 圖 310 光源檢測(cè)電路 36 顯示電路 311 所示單片機(jī)的 P1 口與 LCD1602 的連接 圖 311 顯示電路 該電路用到 2 行 16 個(gè)字的 DM162 液晶模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳接 口 312 所示其中 圖 312 DM162 液晶模塊 1 第 1 腳 VSS 為地電源 2 第 2 腳 VDD 接 5V 正電源 3 第 3 腳 V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端接正電源時(shí)對(duì)比度最弱接地電源時(shí)對(duì)比度最高 4 第 4腳 RS為寄存器選擇高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器低電平時(shí)選指令寄存器 5 第 5 腳 RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線高電平時(shí)進(jìn)行讀操作低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作當(dāng) RS 和 RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù) 6 第 6 腳 E 端為使能端當(dāng) E端由高電平跳成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令 7 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 37 測(cè)量里程電路 本設(shè)計(jì)采用霍爾傳感器 A4EEA4EE45～ 18V其輸出的信號(hào)符合 TTL電平標(biāo)準(zhǔn)它由穩(wěn)壓器 A 霍爾電勢(shì)發(fā)生器 即硅霍爾片 B 差分放大器 C 施密特觸發(fā)器 D 和 OC門(mén)輸出 E 五個(gè)基本部分組成 [12]如圖 313 所示 在輸入端輸入電壓 VCC 經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端根據(jù)霍爾效應(yīng)原理當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差 HV輸出該 HV信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形使其成為方波輸送到 OC 門(mén)輸出 當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)觸發(fā)器輸出高電壓 相對(duì)于地電位 使三極管導(dǎo)通此時(shí) OC 門(mén)輸出端輸出低電壓通常稱這種狀態(tài)稱為開(kāi)當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí)觸發(fā)器輸出低電壓三極管截止使 OC 門(mén)輸出高電壓這種狀態(tài)稱為關(guān)兩次電壓的變換霍耳開(kāi)關(guān)就完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作 圖 313 霍爾傳感器霍爾傳感器的使用原理將霍爾傳感汽車(chē)后輪每轉(zhuǎn)一圈霍爾元件產(chǎn)生個(gè)脈沖將其送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)將其送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù) N 并設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)為 L 通過(guò) S NL 就可以計(jì)算出小車(chē)在一段時(shí)間內(nèi)的距離本設(shè)計(jì)選擇 P33口作為信號(hào)的輸入端內(nèi)部采用外部中斷 1 車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈霍爾開(kāi)關(guān)就檢測(cè) 并輸出信號(hào)引起單片機(jī)的中斷從而對(duì)脈沖計(jì)數(shù) 圖 314 霍爾傳感器測(cè)速電路 38 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最廣泛的就是 H 型全橋式驅(qū)動(dòng)電路這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)制動(dòng)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)制動(dòng)它的基本原理圖如圖 315 所示 圖 315 H型全橋式驅(qū)動(dòng)電路全橋式驅(qū)動(dòng)電路的 4只開(kāi)關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)S1S2 為一組 S3S4 為另一組兩組的狀態(tài)互補(bǔ)一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷當(dāng) S1S2導(dǎo)通時(shí) S3 S4 關(guān)斷電機(jī)兩端加正向電壓可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)當(dāng) S3S4導(dǎo)通時(shí) S1S2 關(guān)斷電機(jī)兩端為反 向電壓電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)當(dāng)全部導(dǎo)通時(shí)電機(jī)處于剎車(chē)狀態(tài)當(dāng)全部關(guān)斷時(shí)電機(jī)將自由滑行 [8]其工作狀態(tài)表如表 32 所示 表 32 電機(jī)工作狀態(tài)表 狀態(tài) S1 S2 S3 S4 正轉(zhuǎn) 1 1 0 0 反轉(zhuǎn) 0 0 1 1 剎車(chē) 1 1 1 1 滑行 0 0 0 0 在本設(shè)計(jì)中用到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298NPWM 輸出脈沖信號(hào)經(jīng)雙 H 橋功率驅(qū)動(dòng)電路 L298N 后接至電機(jī)控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)如圖 316所示 L298N芯片是一種高壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的 H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起 其輸出腳 SENSEA和 SENSEB用來(lái)連接電流檢測(cè)電阻 Vcc接邏輯控制的電源 Vs為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源 IN1IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)用來(lái)控制 H 橋的開(kāi)與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn) ENAENB 引腳則為使能控制端用來(lái)輸入 PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速 圖 316 H 型全橋式驅(qū)動(dòng)電路 4 軟件設(shè)計(jì) 41 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) Programming 是指設(shè)計(jì)編制調(diào)試程序的方法和過(guò)程它是目標(biāo)明確的智力活動(dòng) [13] 為了完成上述任務(wù)在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分每一部分叫做 一個(gè)模塊把一個(gè)程序分成具有多個(gè)明確任務(wù)的程序模塊分別編制調(diào)試后再把它們連接在一起形成一個(gè)完整的程序這樣的程序設(shè)計(jì)方法稱為模塊化程序設(shè)計(jì) [14] 模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是 1 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)調(diào)試及修改 2 程序的易讀性好 3 程序的修改可局部化 4 模塊可以共存一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用 5 模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序?yàn)樵O(shè)計(jì)者提供方便 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)由主程序、中斷程序探測(cè)金屬和測(cè)量里程躲避障礙物子程序構(gòu)成 42 主程序設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中主控模塊 只負(fù)責(zé)根據(jù)消息調(diào)用相應(yīng)模塊的處理函數(shù)具體如何處理這些消息由各功能模塊中的對(duì)應(yīng)決定 LCD1602 的初始化中斷向量的設(shè)計(jì)以及開(kāi)中斷循環(huán)等待等工作另外在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)清除標(biāo)志寄存器并對(duì)它們進(jìn)行初始化然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容分別完成不同的操作主程序流程圖如圖 41 所示當(dāng)接通電源時(shí)小車(chē)啟動(dòng)同時(shí) LCD1602 開(kāi)始計(jì)時(shí)在行駛中結(jié)合程序查詢方式若 P03 為高電平表示小車(chē)左方向偏離黑線則控制小車(chē)右轉(zhuǎn)若 P04 為高電平時(shí)表示小車(chē)右方向偏離黑線則控制小車(chē)左轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)調(diào)用躲避障礙物子程序達(dá)到 躲避障礙物的目的當(dāng)檢測(cè)到金屬鐵片時(shí)產(chǎn)生中斷進(jìn)行聲光提示最后通過(guò)光源的引導(dǎo)停車(chē) 圖 41 主程序流程圖 主程序 RIGHT_BLACK EQU P03 右邊黑線 LEFT_BLACK EQU P04 左邊黑線 ZHANGAI EQU P05 LEFT_LAMP EQU P00 左邊光源 RIGHT_LAMP EQU P01 右邊光源 BELL EQU P06 蜂鳴器 LED EQU P07 LED DATA1602 EQU P1 1602 數(shù)據(jù)端口 RS EQU P37 RW EQU P36 E EQU P35 IN1 EQU P20 IN2 EQU P21 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片端口定義 ENA EQU P34 L298N ENA 端口定義 SECBUF EQU 21H 秒緩沖 MINBUF EQU 22H 分緩沖 BUF EQU 20H 005 秒緩沖 LCD1 EQU 30H LCD2 EQU 31H LCD3 EQU 32H LCD4 EQU 33H LCD5 EQU 34H COUNTER EQU 35 計(jì)數(shù)次數(shù) LENGTH EQU 36H 周長(zhǎng) LICHENG EQU 37H 里程 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP EXT0 ORG 000BH LJMP ITT0 ORG 0013H 外部中斷 1 車(chē)輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)光電傳感器發(fā)出一個(gè)脈沖 LJMP EXT1 ORG 0100HMAIN MOV R000H MOV LCD10 MOV LCD20 MOV LCD311 MOV LCD40 MOV LCD50 MOV BUF0 MOV SECBUF0 MOV MINBUF0 SETB P35 CLR P20 CLR P21 CLR P34 MOV SP60H MOV TMOD11H MOV TH03Ch MOV TL00B0h MOV LENGTH1 設(shè)周長(zhǎng)為 1SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB IT0 SETB EX0 SETB EX1 SETB TR0 SETB P35 SETB PT0 MOV DATA160202100001B 清屏并光標(biāo)復(fù)位 ACALL ENABLE 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MOV DATA160202111000B 設(shè)置顯示 8 位 2 行 57 點(diǎn)陣 ACALL ENABLE 調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 MO