【正文】 狀態(tài)定義并調(diào)用延時程序以產(chǎn)生 PWM波 程序 ﹑ 尋跡程序及路面抗干擾 程序組成 。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度 變換等。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。這樣的模塊獨立制作更方便，檢查也更準(zhǔn) 系統(tǒng)連接框圖 第三 章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計說明 ： 在進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。 圖 210 直流驅(qū)動模塊原理圖 這樣三部分的模塊就可以組成整個尋跡系統(tǒng)。 1和 15接地。 9管腳是芯片電壓的輸入。 6,11 是兩個使能端 。 根據(jù) l298n 的管腳圖， 2， 3管腳控制一路電機(jī)、 5,7 是與之對應(yīng)的控制端口。當(dāng)驅(qū)動直流電機(jī)時，可以直接控制步進(jìn)電機(jī)，并可以實現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。 圖 29 l298n管腳示意圖 L298N 是專用驅(qū)動集成電路，屬于 H橋集成電路， 輸出電流大，功率 強(qiáng)。只要改變控制電壓的極性 ,也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性 ,因而改變了 電動機(jī)的轉(zhuǎn)向 .改變控制電壓的大小 ,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度 ,從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 .只要鋸齒波的線性度足夠好 ,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的 . 查資料后，發(fā)現(xiàn)可以選用 l298n 驅(qū)動芯片來處理。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。 脈寬調(diào)制原理： 脈寬調(diào)制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。圖 28為雙極式 H型可逆 PWM變換器的電路原理圖?？赡?PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H型、 T 型等類型。通常采用信號隔離﹑電源隔離和對功率開關(guān)實現(xiàn)過零切換等方法進(jìn)行干擾防治。 干擾防治。 根 據(jù)單片機(jī)輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應(yīng)解決： 功率驅(qū)動。 （ 2） 是一個輸出通道。 根據(jù)單片機(jī)的輸出和控制制信號的要求，對驅(qū)動電路具有以下要求： （ 1） 小信號輸出、大功率控制。 因此，單在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)總要對控制對象實現(xiàn)操作，因此，在這樣的 第 14 頁 共 26 頁 系統(tǒng)中，總要有后向通道。 對被測對象的信號的拾取其主要任務(wù)就是最忠實地反映被測對象的真實狀態(tài) ，它包括實時性與測量精度。在驅(qū)動電路設(shè)計時要考慮到傳感器，單片機(jī)輸出信號的等因素。 直流驅(qū)動模塊 單片機(jī)用于測控系統(tǒng)時，總要有于被測對象相聯(lián)系的驅(qū)動電路聯(lián)系。 4 管腳 VCC 接電源、 11 管腳接地。為了取得比較規(guī)范的 TTL 電平，可以使用 lm324 對信號進(jìn)行整形，而且可以通過可變電阻的使用對傳感器的靈敏度進(jìn)行調(diào)整。利用這一特點就可以把傳感器是否接觸到黑色導(dǎo)線的信息以電平的方式傳回單片機(jī)。 圖 21 TRCT5000圖示 它是由紅外線發(fā)射管和接收管組成的，當(dāng)發(fā)射管發(fā)射的紅外線經(jīng)白色地面返回接收管，接收管就導(dǎo)通形成回路。 經(jīng)過電壓比較， lm324 輸出高電平信號 ，遇白色地面， 經(jīng)過電壓比較， lm324輸出低電平信號 。經(jīng)過 lm324 整形后的輸出信號有每個集成器的輸出口輸出給 52 單片機(jī) 。光敏管引出的信號有 正 相端輸入、可變電阻信號由 反 相端輸入 。下面就將一一陳述這三大部分的具體實現(xiàn)方法 。第二部分，直流驅(qū)動部分。 第二章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計 由上述的系統(tǒng)框圖就可以把整個系統(tǒng)分成 3大部分來分別實現(xiàn)操作。 在輸出控制信號方面使用了 P1 端口的 4 位 、 控制一路電機(jī)、 。 圖 115 單片機(jī)最小系統(tǒng) X1 X2 接外部晶振， EA接高電平表示使用片內(nèi)的 ROM。在電動車進(jìn)駛過程中，采用 L298N 芯片來驅(qū)動兩個直流電機(jī)。放入黑色導(dǎo)線圍成的跑到中。 VS是驅(qū)動直流電機(jī)的 電壓 。 ENA ENB是使能端 ， 高電平使 兩路 H 型橋式驅(qū)動電路工作， OUT1~OUT4 兩兩接 A B 電機(jī)。讓小車可以正常運行。 這里我 們 采用了讓單片機(jī)控制兩個電機(jī)導(dǎo)通和截止的管腳上產(chǎn)生 PWM波，先控制l298n 芯片的工作狀態(tài)，再間接去控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 4 個二極管在電路中起防止晶體管產(chǎn)生反向電壓的保護(hù)作用。它是由 4個三極電力晶體管和 4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。為順利 第 10 頁 共 26 頁 實現(xiàn)小車行車方向的控制。進(jìn)而對電動機(jī)的運動狀態(tài)實現(xiàn) 可控。 （ 2）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。同樣由于開關(guān)頻率高，與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。使脈沖周期不變， 改 變 L298N 使能端 導(dǎo)通時間，即通過改變脈沖寬度來對進(jìn)行加到電動機(jī)上的電流多少進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)直流調(diào)速。所以，選擇了以晶體管開關(guān)特性為原理的 L298N 驅(qū)動芯片。所以需要另外使用一個芯片，讓單片機(jī)的弱電控制該芯片的工作狀態(tài)而強(qiáng)電又可以從該芯片中輸給直流電機(jī)。這兩部分的電路最終就構(gòu)成了尋跡小車 的 路面檢測系統(tǒng)。通過這 4 個管子的不同狀態(tài)反映出的電平信號最終傳送到單片機(jī)進(jìn)行預(yù)先程序的選擇處理，就可以實現(xiàn)對電動機(jī)的可控。首先，通過放置在 小 車底部的 4個紅外 第 9 頁 共 26 頁 線光電管檢測路面上的黑色軌跡線，這里利用了紅外線被黑色線吸收而不能使接收管導(dǎo)通進(jìn)而光電管輸出高電平、遇白底時紅外線反射使接收管導(dǎo)通進(jìn)而輸出低電平這一原理，把 軌跡信息以 電平信號 方式 送入 lm324 集成電路組成的電壓比較器進(jìn)行電平 信號 的整形調(diào)整。兩個信號 輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 圖 14 LM324引腳圖 它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。所以可以把這三路信號引入由 LM324 組成的電壓比較器進(jìn)行電平的整形，最終給單片機(jī)使用。 部分仿真原理圖如下 圖 13 紅外 檢測電路 紅外線傳感器仿真分布圖 紅外線傳感器的工作過程如下 ：當(dāng)行車方向向右偏離軌跡線的時候，所以根據(jù)這些不同的狀態(tài)可以列出小車行車的修正狀態(tài)表。直行時，驅(qū)動兩個直流電機(jī)正轉(zhuǎn) ,左右轉(zhuǎn)向時 ,由單片機(jī)控制進(jìn)行 PWM 變頻調(diào)速 ,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比 ,實現(xiàn)調(diào)速，讓左右兩個電機(jī)轉(zhuǎn)速不同 。然后，高低信號送至 51 單片機(jī)處理，判斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制的程序來控制小車的行駛狀態(tài)。正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，經(jīng)過 lm324 的整形輸出高電平信號。而路面的軌跡是黑色的，可以吸收掉發(fā)射出的紅外線，因此傳感器接觸到黑線就會截止、未接觸黑線而是照射地面就導(dǎo)通。該電路包括一個紅外發(fā)光二極管、一個紅外光敏二極管及其上拉電阻。 圖 12 行車方向檢測電路原理圖 行車方向檢測電路如圖 12 所示。 紅外線傳感檢測電路 單片機(jī)信號處理及PWM 直流驅(qū)動芯片控制電 路 左右輪直流電機(jī) 第 6 頁 共 26 頁 ，軌跡檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)對路面軌跡線的檢測，即利用紅外傳感器對電動車行駛路徑上的黑色導(dǎo)線進(jìn)行讀取判斷，并把實時數(shù)據(jù)通過高低電平的方式傳回單片機(jī)，以供單片機(jī)處理作出判斷，輸出結(jié)果。 單片機(jī)信號處理 部分是通過前面檢測電路送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理選擇相應(yīng) 的程序輸出不同的 PWM 波給下級芯片以達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由圖可知系統(tǒng)是 由紅外線傳感檢測電路，單片機(jī)信號處理及 PWM 輸出部分，直流驅(qū)動控制芯片電路，左右輪兩個電機(jī)組成。利用單片機(jī)實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，然后由單片 機(jī)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的直流芯片智能控制，從而達(dá)到自動尋跡的目的 。途中可以避免因軌跡線不規(guī)則所可能產(chǎn)生的誤差而偏離跑道以及能夠?qū)?