【正文】 使用一塊亞克力盤(pán) （如圖 ） ，在盤(pán)上刻出 20 格方槽。遮光盤(pán)在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅 外線(xiàn)可以通過(guò)，缺口離開(kāi)凹槽紅外線(xiàn)被阻擋。為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我 在測(cè)距儀中并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合器，遮光盤(pán)先后通過(guò)凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。 圖 碼盤(pán)圖 調(diào)速 模塊 設(shè)計(jì) 方案一： 串電阻調(diào)速系統(tǒng)。改變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以 GM 系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。且技術(shù)落后，因此擱置不用。簡(jiǎn)稱(chēng) VM 系統(tǒng)。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半 控、全控等類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。 方案三： 脈寬調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 47 頁(yè) 電壓接近于零。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調(diào)速。由于電流波形 比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。 循跡模塊 設(shè)計(jì) 探測(cè)路面黑線(xiàn)的原理：光線(xiàn)照射到路面并反射，由于黑線(xiàn)和白線(xiàn)的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷傳感器和黑線(xiàn)相對(duì)位置。其缺點(diǎn)在于易受到環(huán)境光源的影響。 方案二： 采用反射式紅外發(fā)射－接收器 采用反射式紅外發(fā)射－接收器。 方案： 根據(jù)本題目中對(duì)探測(cè)地面的要求，由于傳感器可以在車(chē)體的下部，發(fā)射、接收距地面都很近，外界光對(duì)其的干擾都很小。 避障模塊 設(shè) 計(jì) 方案 ： 紅外 式探測(cè) 采用紅外式發(fā)射、檢測(cè)一體化模塊。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。 表 幾種傳感器的比較 超聲波探測(cè) 紅外式探測(cè) 檢測(cè)范圍 (M) 環(huán)境要求 高 低 檢測(cè)精度 高 低 開(kāi)發(fā)難易 難 易 模塊成本 高 低 方案： 通過(guò)綜合考慮，我最終選擇紅外 模塊安裝在小車(chē)車(chē)尾實(shí)現(xiàn)小車(chē)倒車(chē)壁障，在小車(chē)的兩側(cè)安裝光電檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)前行 壁障。 四 輪驅(qū)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)中 因?yàn)楹筝喌霓D(zhuǎn)動(dòng)力矩的增大 ， 所以在橫向上的輪胎阻力要大于 2 輪驅(qū)動(dòng)式的，因此 四 輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)子不易發(fā)生方向偏移。但 存在一些不足 ， 如： 四輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)子更加耗電，而且車(chē)體比一般的 2 輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)體 重 。 底板設(shè)計(jì) 圖 智能車(chē)底板圖 底板是用來(lái)支撐車(chē)體的主要部件。每個(gè) 器件的安裝位置如圖 所示。安裝方便，結(jié)構(gòu)可靠 穩(wěn)定 。從圖中可以看出，底板的中間部分是應(yīng)力最集中的一塊，也是最危險(xiǎn)的一塊，如果車(chē)體的振動(dòng)頻 率過(guò)快，底板很可能會(huì)從中間層開(kāi)始斷裂，所以要對(duì)底板經(jīng)行優(yōu)化設(shè)計(jì) ， 減小底板的長(zhǎng)度或者加大底板的厚度。 它通過(guò) 慒孔和 Ф 4 圓孔來(lái)綁定電機(jī)，靠左右兩側(cè)的肩臺(tái)與底板卡在一起。 表 機(jī)械零部件表格 零件 數(shù)量 電機(jī)支架 2 片 螺絲螺母（ M3） 若干 M3 螺柱 若干 碼盤(pán) 4 片 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 47 頁(yè) 整體裝配圖 圖 整車(chē)裝配圖 圖 整車(chē) 材料明細(xì)圖 整體車(chē)體 由 車(chē)盤(pán)，輪子，電機(jī)，電機(jī)支架，測(cè)速碼盤(pán)， 托板組成。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作，但是在小車(chē)行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性不足，且由于萬(wàn)向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第四章 控制系統(tǒng) 電路 設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時(shí) /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能 不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。 MCU 的選型 本設(shè)計(jì)中使用的是 STC12C5A60S2 單片機(jī)。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行 I/O 口、串行口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 PWM 發(fā)生器、內(nèi)置看門(mén)狗、內(nèi)置 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 、 獨(dú)特波特率發(fā)生器 、 中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器 等 。 圖 STC12C5A60S2 引腳圖 E:\ 單片機(jī) \ STC12C5A6 0S2en glish. pdfP1. 5/MOSI1P1. 6/MISO2P1. 7/SCLK3P4. 7/RST4P3. 0/RXD5P4. 3/SCLK6P3. 1/TXD7P3. 2/INTO8P3. 3/INT19P3. 4/T010P3. 5/T111P3.6/WR12P3.7/RD13XTAL214XTAL115GND16P4.0/SS17P2.018P2.119P2.220P2.321P2.422P2. 523P2. 624P2. 725P4. 4/NA26P4. 5/ALE27P4. 1/MOSI28P4. 6/RST229P0. 730P0. 631P0. 532P0. 433P0.334P0.235P0.136P0.037VCC38P4.2/CCPO39P1.0/ADC040P1.1/ADC141P1.2/ADC242P1.3/ADC343P1.4/ADC444STC12C5A6 0S2U4STC12C5A6 0S2 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 表 STC12C5A60S2 硬件結(jié)構(gòu)表 類(lèi)型 參數(shù) STC12C5A60S2 STC89C51 RC 工作電壓（ V） Flash 程序存儲(chǔ)器字節(jié) 60k 4k RAM 字節(jié) 1280 512 定時(shí)器 T0、 T1 有 有 PCA 定時(shí)器 2 無(wú) UART 1 1 獨(dú)立波特率發(fā)生器 有 無(wú) DPTR 2 無(wú) EPPROM 有 有 PCA（ 16 位） PWM（ 8位） 2 路 無(wú) A/D8 路 25 萬(wàn)次每秒 10 位 無(wú) I/O 44 40 看門(mén)狗 有 有 內(nèi)置復(fù)位 有 無(wú) 外部可調(diào)門(mén)檻電壓 有 無(wú) 外部中斷 4 路 4 路 由上 表 可見(jiàn)， STC12C5A60S2 單片 機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類(lèi)全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) EN11IN12OUT13GND4GND5OUT26IN27VCC28EN29IN310OUT311GND12GND13OUT414IN415VCC5v16U3L293D1KR31 2J31 2J21 2J51 2J4VCC1KR1L293D_IN1GNDL293D_EN1L293D_EN2L293D_IN2VCC_MotorL293D_IN4L293D_IN3 圖 電 機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 本設(shè)計(jì)采用 L293D 芯片， L293 是 ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。其輸出電流為 100mA，最高電流 2A，最高工作電壓 36V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，可以控制電機(jī)的正反 轉(zhuǎn)，且很容易被單片機(jī)控制。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(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開(kāi)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)。 通過(guò)控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，而通過(guò)控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會(huì)發(fā)生改變 ，電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化。 表 L293D 真值表 IN1 IN2 IN3 IN4 右電機(jī) 左電機(jī) 1 0 1 0 正 正 1 0 0 1 正 反 0 1 1 0 反 正 0 1 0 1 反 反 0 0 0 0 當(dāng) IN IN IN3 和 IN4 分別為 1010 時(shí)， T T T5 和 T8 導(dǎo)通，左電機(jī)和右電機(jī)正轉(zhuǎn)； 示例程序 1： void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進(jìn) { L293D_IN1=1。 L293D_IN3=1。 PWM_Set(255Speed_Right,255Speed_Left)。運(yùn)算放大器工作在開(kāi)換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) 而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。 示例程序 2 為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中 PWM_Set 為 PWM 調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計(jì)采用的是軟件調(diào)速 ， Speed_Right、 Speed_Left 為用戶(hù)給定的初值速度，速度值范圍： 0 ~255,數(shù)值越大，速度越快 。 而 本次設(shè)計(jì)中采用的是 MCU 自帶的 PWM 脈沖發(fā)生器， stc12c5a60s2 有內(nèi)置 的一個(gè)計(jì)數(shù)器和比較寄存器CCAPnL 和 CL， CCAPnL 用來(lái)存放一個(gè) 0255 之間的一個(gè)數(shù)據(jù) ， CL 是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng) CL的值小于 CCAPnL 時(shí)， PWM 引腳輸出低電平脈沖，當(dāng) CL 的值大于 CCAPnL 時(shí)， PWM引腳輸出高電平脈沖 示例程序 2： void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA) { CCAP0L=PWM0_DATA。 CCAP1L=PWM1_DATA。 } 顯示電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 采用 LCD1602 字符型液晶屏為 下位機(jī) 顯示設(shè)備，在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機(jī)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作方便。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示，這樣即可以顯示出圖形。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè) E:\ 單片機(jī) \ STC12C5A6 0S2en glish. pdfP1. 5/MOSI1P1. 6/MISO2P1. 7/SCLK3P4. 7/RST4P3. 0/RXD5P4. 3/SCLK6P3. 1/TXD7P3. 2/INTO8P3. 3/INT19P3. 4/T010P3. 5/T111P3.6/WR12P3.7/RD13XTAL214XTAL115GND16P4.0/SS17P2.018P2.119P2.220P2.321P2.422P2. 523P2. 624P2. 725P4. 4/NA26P4. 5/ALE27P4. 1/MOSI28P4. 6/RST229P0. 730P0. 631P0. 532P0. 433P0.334P0.235P0.136P0.037VCC38P4.2/CCPO39P1.0/ADC040P1.1/