【文章內容簡介】 。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標準封裝，也有 lm9013樣子的 TO92封裝。 用 lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 lm78或 lm79后面的數字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 lm7806表示輸出電壓為正 6V， lm7909表示輸出電壓為負 9V。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率 的條件下不用）。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 當制作中需要一個能輸出 ，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯起來，使其最大輸出電流為 N個 ，但應用時需注意：并聯使用的集成穩(wěn)壓電路應采用同一廠家、同一批號的 產品，以保證參數的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導致其他電路的連鎖燒毀。 電機驅動模塊 本設計采用 L298N電機專用驅動芯片帶動兩個 12V的直流電動機。 其中 L298N 是 ST公司的產品，比較常見的是 15腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內部包含 4通道邏輯驅動電路。可以驅動兩個直流電機或驅動兩個二相電機，也可單獨驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V。直接通過電源來調節(jié)輸出電壓，直接通過單片機的 IO端口提供信號，使得電路簡單，使用更方基于單片機控制的智能循跡小車 11 便。 L298N可接受標準的 TTL邏輯電平信號 VSS， VSS通常接 ~7V的電壓。 4腳 VS接電壓源， VS可接電壓范圍 VIH為 ~46V。 L298N芯片輸出電流可達 A，可驅動電感負載。 L298N 是一個內部有兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅動芯片，可以用來驅動直流電動機、步進電動機。使用標準邏輯電平信號控制，直接連接單片機管腳，具有兩個使能控制端，使能端在不受輸入信號影響的情況下不允許器件工作。 L298N有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作。 E N A6E N B11I N 15I N 27I N 310I N 412O U T 12O U T 23O U T 313O U T 414S E N A1S E N B15VS4VSS9U2 L 2 9 8 N ( 1 5 )P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3A P W MB P W M12M G 1M O T E R12M G 2M O T E RD C + 6 V+C7100uF+ C 1 2100uF V C CC90 .1 u FC80 .1 u FAB12J2H E A D E R 2D C + 6 VD5D6 D7 D8D 1 0D9 D 1 2D 1 1 電機驅動模塊采用專用驅動芯片 L298N作為電機的驅動芯片。 L298N是一種具有高電壓大電流的全橋驅動芯片 ，它的響應頻率高，一片 L298N可以分別控制兩個直流減速電機為驅動芯片，操作方便，穩(wěn)定，性能優(yōu)良。 L298N的 7 引腳為一個電機的控制信號輸入端 12引腳為另一個電機的控制信號輸入端 3引腳為一個電機的控制信號輸出端 1 14引腳為另一個電機的控制信號輸出端 通過單片機對 L298N的輸入端進行指令控制 ， 就能實現直流減速電機的正轉和反轉 從而控制小車前進和后退。 小車運動邏輯圖 使能端A 使能端 B 左電機 右電機 左電機 運行狀態(tài) 右電機 運行狀態(tài) 小車 運行狀態(tài) IN1 IN2 IN3 IN4 基于單片機控制的智能循跡小車 12 1 1 1 0 1 0 正轉 正轉 前行 1 1 1 0 0 1 正轉 反轉 右轉 1 1 1 0 1 1 正轉 停止 以右電機為中 心原地右轉 1 1 0 1 1 0 反轉 正轉 左轉 1 1 0 1 0 1 反轉 反轉 后退 1 1 1 1 1 0 停止 正轉 以左電機為中 心原地左轉 電機控制邏輯如下：以電機 A為例，當使能端 EN A為高電平時，如果輸入引腳 IN1為低電平而輸入引腳 IN2為高電平，電機 A反 轉；如果輸入引腳 IN1為高電平而輸入引腳 IN2為低電平，電機 A正轉。 循跡單元電路 小車選用了三個傳感器來檢測電路 圖 紅外循跡傳感器安裝示意圖 可用來調節(jié)小車偏離軌道時進行調節(jié)，分別為車頭正中間一個和兩邊各一個，因循跡圖都相同，故圖 37只列出一種。小車運動情況如下 基于單片機控制的智能循跡小車 13 循跡是指小車在白色地板上循黑線行走通常采取的方法是紅外探測法 ,紅外探測法即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質的特點 ,在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光 ,當紅外光遇到白色紙質地板時發(fā)生漫反射反射光被裝在小 車上的接收管接收 ,如果遇到黑線則紅外光被吸收小車上的接收管接收不到紅外光 ,單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據來確定黑線的位置和小車的行走路線 ,從而實現小車的循跡功能。紅外探測器探測距離有限一般最大不應超過 3cm。循跡功能如圖 37所示 圖 37R11 5 0R45 . 1 kV C CR 1 01 0 kR55 . 1 kU 7 AL M 3 9 3L1U4R P R 2 2 0V C C 本設計需要檢測小車的運行狀態(tài)，沿著路面黑線運動。采用反射取樣式，單光束紅外傳感器接收信號，再分別用運放 LM393比較電壓信號進行放大。圖 35的電路在 5V電壓下工作，根據該型號傳感器紅外發(fā)射管所需的工作壓降（紅外發(fā)射管的正向壓降在 1～ ）和工作電流（ 紅外發(fā)射管的電流為 2～基于單片機控制的智能循跡小車 14 10mA），選取負載電阻 R1= ，紅外發(fā)射管負載電阻 R2=220Ω 。調節(jié)電位器使檢測信號能被識別 。 在這里我們實際采用的是 RPR220 型反射式傳感器制作的尋跡模塊 RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管 當發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導通并輸出低電平。 該器件有如下特點： 1塑料透鏡以提高靈敏度； 2內置的可見光過濾器以減少離散光的影響； 3體積小，結構緊湊。 循跡電路的動作說明 TC端是傳感器工作控制端，為高電平時，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時，傳感器啟動 Signal 端為檢測信號輸出，當遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導通， Signal 輸出高電平；當遇到白線，與黑線相反，反射的紅外線很強，使光敏三極管導通，Signal輸出低電平。 LM393介紹 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號，當輸入電壓的差值增大或減小時，其輸出保持恒定。因此，也可以將其當作一個 1位模 /數轉換器（ ADC）。對路面檢測的電路設計就是通過電位器設定一個閾值，以此確定是否有光反射。并且以此閾值為標準，向單片機輸入滿足 TTL電平的數字信號。如圖所示 測速模塊電路 測速模塊采用 RPR220反射式光電傳感器作為測速器，反射式紅外光電傳感器模塊 是一種利用反射式紅外光電傳感器制成的在傳感器的有效檢測距離范圍內對被測物體的存在性進行檢測的電路裝置，由紅外基于單片機控制的智能循跡小車 15 光發(fā)射接收器接受信號，電壓變化檢測電路運作將得到的信號有 INT0 傳入單片機在傳給檢測狀態(tài)指示LED顯示模塊進行顯示 R P R 22 0R 2 9300R 1 410KR 2 81KR 1 510KQ88050V C CI N T 0測速模塊 顯示模塊電路 用四位共 陽極數碼管作為模塊電路的顯示器件。通過外部安裝在單片機上的光電對射管對光電盤（安裝在直流電機轉子上）進行單片機的外部中斷計速，進而送數碼管顯示，其中，數碼管的高兩位顯示小車行駛的路程，低兩位顯示小車的行駛速度。 基于單片機控制的智能循跡小車 16 e1d2dp3c4g5S16b7S28S39f10a11S412D S 14 S M GR 2 01KR 2 21KR 2 11KR 2 41KR 2 31KR 2 61KR 2 51KR 2 71KR 1 61KR 1 71KR 1 81KR 1 91KV C CS1S2S3S4abcdefgdpQ49 0 1 5Q59 0 1 5Q69 0 1 5Q79 0 1 5電路圖如 上 第四章 循跡小車項目 軟件流程 圖 總體軟件流程圖 小車進入尋跡模式后，即開始不停地掃描與探測器連接的單片 I/O 口，一旦檢測到某個 I/O 口有信號變化，就執(zhí)行相應的判斷程序，把相應的信號發(fā)送給電動機從而糾正小車的狀態(tài)。軟件的主程序流程圖如圖 41所示： 基于單片機控制的智能循跡小車 17 小車循跡流程圖 小車進入循跡模式后，即開始不停地掃描與探測器連接的單片機 I/O口，一旦檢測到某個 I/O口有信號，即進入判斷處理程序 ， 先確定 4個探測器中的哪一個探測到了黑線，如果左面第一級傳感器或者左面第二級傳感器探測到黑線，即小車左半部分壓到黑線，車身向右偏出，此時應使小車向左轉；如果是右面第一級傳感器或右面第二級傳感器探測到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應使小車向右轉。在經過了方向調整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復上述動作。 循跡流程圖 如圖 42所示 系統(tǒng)初始化 任務計數器歸零 是否完成全部 任務？ 循跡子函數 是否完成本次 任務？ 結束 開始 N Y N Y 圖 41主程序流程圖 基于單片機控制的智能循跡小車 18 由于第二級方向控制為第一級的后備，則兩個等級間的轉向力度必須相互配合。第二級通常是在超出第一級的控制范圍的情況下發(fā)生作用，它也是最后一層保護，所以它必須要保證小車回到正確軌跡上來，則通常使第二級轉向力度大于第一級，即 Turn_left2 Turn_left1,Turn_right2 Turn_right1 (其中 Turn_left2， Turn_left1, Turn_right2 , Turn_right1為小車轉向力度，其大 小通過改變單片機輸出的占空比的大小來改變 )，具體數值在實地實驗中得到。 中斷程序流程圖 這里利用的是 52單片機的 T0定時計數器，從而讓單片機 P1口的 同的方波 , 然后經驅動芯片放大后控制直流電機。定時計數器若干時間（比如 ）比如中斷一次 , 就使 。中斷程序流程圖如圖 43所示 圖 42 循跡流程圖 啟動循跡模式 探測黑線 是否檢測到黑線 判斷處理程序 向左轉 Turn _left2 向左轉 Turn _left1 向右轉 Turn_ right1 向右轉 Turn_ Lright2 繼續(xù)前進 N Y 基于單片機控制的智能循跡小車