基于stc12c5410ad的智能小車-文庫(kù)吧資料
2025-06-30 01:47本頁(yè)面
【正文】 倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。 74ls04內(nèi)部接構(gòu) 紅外遙控接收器 cx20106A 引腳號(hào)說(shuō)明1超聲波輸入端。接收到信號(hào)下降沿時(shí)，進(jìn)入外部中斷。接收電路主要由紅外遙控接收器cx20106A,構(gòu)成。對(duì)應(yīng)直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。ENA、ENB接控制使能端，接單片機(jī)的PWM調(diào)制輸出口，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)、加速。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用其PWM（或捕捉/比較單元）、定時(shí)計(jì)/計(jì)數(shù)器、I/O接口等功能模塊。本最小系統(tǒng)中晶振采用12M，起振電容采用30pF 。 PWM可調(diào)制脈寬模式第5章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)采用宏晶科技有限公司的STC12C5410AD單片機(jī)作為控制CPU，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘利用單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)高增益的反向放大器，把一個(gè)晶振和兩個(gè)電容器組成的自激振蕩電路接到XTAL1（⑦腳）和XTAL2（⑥腳）之間。注：CCAPnL各CCAPnH是PCA/比較寄存器，用于保存16位捕捉計(jì)數(shù)值。當(dāng)CL的值由FF變?yōu)?0溢出時(shí)，[EPCnH,CCAPnH]的內(nèi)容裝載到[EPCnL,CCAPnL]中。PWM是一種使用程序來(lái)控制波形占空比、周期、相位波形的技術(shù)。本設(shè)計(jì)用外部中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一量接收到返回超聲波信號(hào)民，外部中斷0引腳出現(xiàn)低電平，則進(jìn)入外部中斷，此時(shí)可以進(jìn)行數(shù)劇處理。 超聲波發(fā)射電路圖集成電路CX20106A是一款紅外檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換能器T構(gòu)成。這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號(hào)的影響也可以通過(guò)設(shè)置時(shí)間閘門來(lái)加以克服，因此這種方法非常適合較遠(yuǎn)距離的測(cè)距。對(duì)于距離較短和要求不高的場(chǎng)合可以認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，通過(guò)測(cè)量發(fā)射波到接收波之間的時(shí)間間隔T就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距。超聲波強(qiáng)度法測(cè)距只適合較短距離且精度要求不高的場(chǎng)合。，其是利用聲波在空氣中的傳輸損耗值來(lái)測(cè)量被測(cè)物的距離，被測(cè)物越遠(yuǎn)其反射信號(hào)越弱，根據(jù)反射信號(hào)的強(qiáng)弱可以知道被測(cè)物的遠(yuǎn)近。 障礙物檢測(cè)利用超聲波測(cè)距原理可以判斷出小車的前方是否有障礙物，可以根據(jù)判斷的距離來(lái)進(jìn)行躲避和加速處理。本設(shè)計(jì)中采用兩對(duì)三個(gè)紅外對(duì)管分別位于左右兩側(cè)檢測(cè)引導(dǎo)線，來(lái)控制小車沿著內(nèi)外引導(dǎo)線行進(jìn)。輸出端Vout為低電平。比較器LM311的2 腳就會(huì)接地，為低電平，與三腳的電壓比較后，在7腳的輸出端輸出一低電平。因?yàn)閁2U3，則LM311的7腳電平輸出為高，發(fā)光二極管不亮，最后輸出Vout為高電平。，當(dāng)檢測(cè)物體為黑色物體時(shí)，紅外光電二極管U1發(fā)射出的光線大部分被檢測(cè)的黑色物體所吸收，反射的光線變得很微弱，光敏三極管無(wú)法導(dǎo)通。引導(dǎo)線是黑顏色，不宜反光，利用這一特性選用紅外對(duì)管，當(dāng)其輸出信號(hào)照射到黑色引導(dǎo)線上時(shí)輸出一個(gè)非常弱的低電平，通過(guò)外圍電路這個(gè)過(guò)程是一個(gè)負(fù)跳變的過(guò)程，通過(guò)對(duì)此信號(hào)高低電平的檢測(cè)就可以知道小車是否在沿著引導(dǎo)線行駛。從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針?lè)较颍?。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。一塊L298N芯片能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的使能端可以外接高低電平，也可以利用單片機(jī)進(jìn)行軟件控制，極大地滿足各種復(fù)雜電路需要。第4章 理論分析與計(jì)算 直流電機(jī)L298N驅(qū)動(dòng)的理論分析從單片機(jī)輸出的信號(hào)功率很弱，所以在實(shí)際電路中我們加入了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片提高輸入電機(jī)信號(hào)的功率，從而能夠根據(jù)需要控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。方案一：，即12V給直流電機(jī)供電。綜合考慮采用方案三，超聲波測(cè)距模塊是使兩輛小車保持在一定的距離，并不需要很精確測(cè)距，并且超聲波又有一定的適應(yīng)能力。系統(tǒng)規(guī)模較小，器件更換容易，成本低，有一定靈活性。方案三：由于超聲波頻率較高，沿直線傳播，繞射小，穿透力強(qiáng)，指向性強(qiáng)，傳輸過(guò)程中衰減少，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，遇到雜質(zhì)或分界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射波，對(duì)于被測(cè)物體處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。 障礙檢測(cè)模塊方案設(shè)計(jì)方案一：紅外測(cè)距的優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度低，距離近，方向性差。 綜合以上方案，選擇方案二。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)生得紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回來(lái)得光線則檢測(cè)到白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出得光線則檢測(cè)到黑線繼而輸出高電平。但這種方案受光照影響很大，不能穩(wěn)定的工作。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯得變化。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。 尋線模塊方案設(shè)計(jì)方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。方案二能夠比較好的實(shí)現(xiàn)所要實(shí)現(xiàn)的功能。沒有使用控制端的電源，而且電機(jī)的干擾和驅(qū)動(dòng)芯片的燒壞不影響你的控制系統(tǒng)。一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)而且還帶有控制使能端。方案二：L298N內(nèi)部含有4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器；使用三極管，用場(chǎng)效應(yīng)管等開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速。綜上所述，并考慮到實(shí)驗(yàn)庫(kù)房有現(xiàn)成的直流電機(jī)小車模型，本設(shè)計(jì)采用直流電機(jī)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。綜上所述，考慮到本設(shè)計(jì)需用到PWM來(lái)控制小車行進(jìn)方向與速度，且所需I/0口對(duì)STC12C5410單片機(jī)也夠用，故先擇STC12C5410單片機(jī)作為CPU的控制核心。STC12C5410單片機(jī)帶有PWM脈寬調(diào)制功能，可直接用來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，且調(diào)速方便精確。在本實(shí)驗(yàn)中需要用到PWM，來(lái)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，雖可以用軟件模擬PWM輸出調(diào)制，但需要占用單
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