【正文】 停止圖39 電機(jī)驅(qū)動電路原理圖圖310 電機(jī)驅(qū)動實物圖由于電機(jī)在正常工作時對電源的干擾很大，所以在電機(jī)的驅(qū)動信號輸入端并聯(lián)電容，用以濾除噪聲干擾。5腳、7腳、10腳、12腳接輸入控制信號，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB為電機(jī)控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。本電路未用到采樣所以將其接地。其電路如圖39所示。該設(shè)計采用的是基于L298N的電路連接方式，L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。如圖38所示E3FDS30C4電路連接圖。圖37 E3FDS30C4紅外線漫反射式光電開關(guān) 光電開關(guān)電路的設(shè)計E3FDS30C4是常開型漫反射式紅外線光電開關(guān)，它有三個引腳：1引腳為紅色，接電源；2引腳為黑色，接地；3引腳為黃色，接輸出端。圖36 槽式開關(guān)工作原理圖本次設(shè)計所使用的光電開關(guān)德國SICD公司所生產(chǎn)的E3FDS30C4，如圖37。 圖35 對射式光電開關(guān)工作原理圖槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號。當(dāng)檢測物體是不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。圖34 鏡反射式開關(guān)工作原理圖對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。 圖33 漫反射式光電開關(guān)工作原理圖鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。漫反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。發(fā)光器障礙物收光器 圖32 光電開關(guān)工作原理圖 光電開關(guān)的類型紅外線光電開關(guān)它利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。光電開關(guān)是光接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無得。結(jié)合題目指標(biāo)和實際測試結(jié)果，本設(shè)計中設(shè)定感應(yīng)距離為6cm。單 片 機(jī)AT89C51光電模塊發(fā)光器光電模塊收光器循跡模塊發(fā)光器電機(jī)驅(qū)動模塊電源模塊循跡模塊收光器圖31 系統(tǒng)功能模塊圖 紅外線光電開關(guān)模塊在本設(shè)計中紅外光電開關(guān)模塊是智能小車前向通道的主要組成部分，本設(shè)計采用E3FDS30C4作為探測前方障礙物體的檢測元件，光電開關(guān)發(fā)出信號由單片機(jī)89C51產(chǎn)生。 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計采用了模塊化的設(shè)計方法，系統(tǒng)硬件電路由光電開關(guān)避障模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，電源模塊，電機(jī)驅(qū)動以及尋跡模塊多部分組成，各模塊即可組合聯(lián)調(diào)也可單獨使用。將八個紅外線光電傳感器分別裝在車體的左右，當(dāng)車的左邊的傳感器檢測到黑線的邊界時，主控芯片控制左輪電機(jī)減速，車向左修正，當(dāng)車的右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機(jī)減速，車向右修正。根據(jù)題目要求，做出以下電路圖以及各模塊實現(xiàn)功能概述。通過分析，它能很好的驅(qū)動電機(jī)。輸出的開關(guān)信號由控制器處理，判斷前方是否由障礙，從而確定是否要轉(zhuǎn)向。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。通過分析，此模塊可以準(zhǔn)確的進(jìn)行循線功能。 方案可行性分析紅外尋線模塊，是通過紅外二極管發(fā)出紅外線，根據(jù)紅外線在白色和黑色物質(zhì)上反射回來的強(qiáng)弱，來判斷黑線的位置。綜合兩種方案的優(yōu)缺點，決定選擇方案二。 車架選擇方案一：使用四輪驅(qū)動的電動小車，這樣速度方面非常流暢，但靈活性不足，特別是遇到障礙物時，轉(zhuǎn)彎非常不流暢，程序方面還要相對復(fù)雜，對于小車的躲避障礙物非常不利。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橋電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。方案三：采用由集成了雙極性管組成的H橋電路芯片L298N。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運行時，通過電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對于小車的長時間運行不利。由于普通直流電機(jī)更易于購買，并且電路相對簡單，因此采用直流電機(jī)作為動力源。方案二：采用普通直流電機(jī)。 電機(jī)模塊方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的一個顯著特點就是具有快速啟停能力，如果負(fù)荷不超過步進(jìn)電機(jī)所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動或反轉(zhuǎn)。尤其是紅外線光電開關(guān)，應(yīng)用相當(dāng)廣泛、但是為了本題目更加的實用和有效，超聲波傳感器成本相對較高，電路較為復(fù)雜，采用紅外線光電開關(guān)，更加合適與有效，更加有利于發(fā)現(xiàn)前方障礙物。方案二：采用超聲波穿感器，超聲波傳感器探測障礙是利用超聲波發(fā)送模塊向某一方向發(fā)射超聲波，超聲波在空氣中傳播，在一定距離內(nèi)遇到測定的障礙物就會立即返回超聲波接受模塊接受，再由相關(guān)電路處理，以測定障礙物的相關(guān)方位、距離。由于紅外線指向性強(qiáng)，在介質(zhì)中傳播遠(yuǎn)，因而紅外線經(jīng)常應(yīng)用于距離的測量、障礙物的探測等?；诖耍瑪M選用方案二。方案二：采用反射式紅外發(fā)射接收器。方案一：采用可見光發(fā)光二級管與光敏二極管 組成的發(fā)射接收電路。最重要的是，它相對前兩者成本最為低廉。但是當(dāng)凌陽單片機(jī)作為處理器時，電路較為復(fù)雜，而且方案成本較高。方案二：采用凌陽的16位單片機(jī)，它是16位控制器，且有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強(qiáng)等特點。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。 控制模塊選擇方案一：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器，CPLD可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。第2章 整體設(shè)計框架 方案選擇及論證根據(jù)題目要求，系統(tǒng)要實現(xiàn)循線、壁障功能，必須要劃分成為六個模塊。另據(jù)報道，雷諾正在研制的自動汽車或智能車輛將讓汽車能夠感知周圍環(huán)境，如道路狀況、附近車輛的距離及行駛速度等，并能根據(jù)具體情況及時作出調(diào)整車速、校正方向等正確反應(yīng)。在民用方面，智能車輛也有許多成功的例子。雖然智能車輛的研究起源于軍事的要求，但是在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也有極大的價值，并且在研究上也取得了一定的成果。”為此，從80年代開始美國國防高級研究計劃局(DARPA)專門立項，制定了地面無人作戰(zhàn)平臺的戰(zhàn)略計劃，目標(biāo)是研制出滿足戰(zhàn)場需要的智能車輛，可以在崎嶇的地形上沿規(guī)劃的路線自主導(dǎo)航及