【正文】 =N/t。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪子兩側固定相對的紅外發(fā)射、接收器件。從而輪子轉動時可 以產生連續(xù)脈沖信號，通過對脈沖的計數進行車速測量。 設計 的 方案 是 使用一塊亞克力盤 （如圖 ） ，在盤上刻出 20 格方槽。遮光盤在凹槽中轉動時，缺口進入凹槽時， 紅 外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。為實現可逆記數功能，我 在測距儀中并列放置了兩個槽型光電耦合器，遮光盤先后通過凹槽可產生兩個脈沖信號。 圖 碼盤圖 調速 模塊 設計 方案一： 串電阻調速系統(tǒng)。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉向都隨著改變，所以 GM 系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現的。且技術落后，因此擱置不用。簡稱 VM 系統(tǒng)。它可以是單相、三相或更多相數，半波、全波、半控、全控等類型，可實現平滑調速。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。 方案三： 脈寬調速系統(tǒng)。當晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上，當晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經二極管續(xù)流，兩端 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 7 頁 共 47 頁 電壓接近于零。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈 沖寬度來進行直流調速。由于電流波形比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。 循跡模塊 設計 探測路面黑線的原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白線的反射系數不同，可根據接收到的反射光的強弱來判斷傳感器和黑線相對位置。其缺點在于易受到環(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： 根據本題目中對探測地面的要求，由于傳感器可以在車體的下部，發(fā)射、接收距地面都很近，外界光對其的干擾都很小。 避障模塊 設 計 方案 ： 紅外式探測 采用紅外式發(fā)射、檢測一體化模塊。用波瓣較 寬的脈沖調制型紅外發(fā)射管和接收器。 表 幾種傳感器的比較 超聲波探測 紅外式探測 檢測范圍 (M) 環(huán)境要求 高 低 檢測精度 高 低 開發(fā)難易 難 易 模塊成本 高 低 方案： 通過綜合考慮，我最終選擇紅外 模塊安裝在小車車尾實現小車倒車壁障，在小車的兩側安裝光電檢測器來實現前行 壁障。 四 輪驅動式的結構中 因為后輪的轉動力矩的增大 ， 所以在橫向上的輪胎阻力要大于 2 輪驅動式的 ，因此 四 輪驅動式的車子不易發(fā)生方向偏移。但 存在一些不足 ， 如： 四輪驅動式的車子更加耗電，而且車體比一般的 2 輪驅動式的車體 重 。 底板設計 圖 智能車底板圖 底板是用來支撐車體的主要部件。每個 器件的安裝位置如圖 所示。安裝方便，結構可靠 穩(wěn)定 。從圖中可以看出，底板的中間部分是應力最集中的一塊，也是最危險的一塊，如果車體的振動頻 率過快，底板很可能會從中間層開始斷裂，所以要對底板經行優(yōu)化設計， 減小底板的長度或者加大底板的厚度。 它通過 慒孔和 Ф 4 圓孔來綁定電機，靠左右兩側的肩臺與底板卡在一起。 表 機械零部件表格 零件 數量 電機支架 2 片 螺絲螺母（ M3） 若干 M3 螺柱 若干 碼盤 4 片 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 11 頁 共 47 頁 整體裝配圖 圖 整車裝配圖 圖 整車 材料明細圖 整體車體 由 車盤，輪子，電機，電機支架，測速碼盤， 托板組成。雖然三輪式的結構簡單易于操作，但是在小車行駛過程中的穩(wěn)定性不足，且由于萬向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 12 頁 共 47 頁 第四章 控制系統(tǒng) 電路 設計 一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含有兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時 /記數器﹑中斷系統(tǒng)等能 不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。 MCU 的選型 本設計中使用的是 STC12C5A60S2 單片機。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數據存儲器、程序存儲 器、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數器、 PWM 發(fā)生器、內置看門狗、內置 8 路高速 10 位 A/D 轉換 、 獨特波特率發(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 \ 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 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 13 頁 共 47 頁 表 STC12C5A60S2 硬件結構表 類型 參數 STC12C5A60S2 STC89C51 RC 工作電壓（ V） Flash 程序存儲器字節(jié) 60k 4k RAM 字節(jié) 1280 512 定時器 T0、 T1 有 有 PCA 定時器 2 無 UART 1 1 獨立波特率發(fā)生器 有 無 DPTR 2 無 EPPROM 有 有 PCA（ 16 位） PWM（ 8位） 2 路 無 A/D8 路 25 萬次每秒 10 位 無 I/O 44 40 看門狗 有 有 內置復位 有 無 外部可調門檻電壓 有 無 外部中斷 4 路 4 路 由上 表 可見， STC12C5A60S2 單片機的硬件結構具有功能部件種類全，功能強等特點。 電機驅動電路設計 EN11IN12OUT13GND4GND5OUT26IN27VCC28EN29IN310OUT311GND12GND13OUT414IN415VCC5v16U3L293D1KR31 2J31 2J21 2J51 2J4VCC1KR1L293D_IN1GNDL293D_EN1L293D_EN2L293D_IN2VCC_MotorL293D_IN4L293D_IN3 圖 電 機驅動電路圖 本設計采用 L293D 芯片， L293 是 ST 公司生產的一種高電壓、小電流電機驅動芯片。其輸出電流為 100mA，最高電流 2A，最高工作電壓 36V，可以驅動感性負載，可以控制電機的正反轉，且很容易被單片機控制。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單地實現轉速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調速技術。 通過控制三極管的通斷就可以是電機旋轉起來，而通過控制不同三極管的導通，電流的流向就會發(fā)生改變，電機的轉向也就會發(fā)生變化。 表 L293D 真值表 IN1 IN2 IN3 IN4 右電機 左電機 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 IN IN IN3 和 IN4 分別為 1010 時， T T T5 和 T8 導通，左電機和右電機正轉； 示例程序 1： void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進 { L293D_IN1=1。 L293D_IN3=1。 PWM_Set(255Speed_Right,255Speed_Left)。 運算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點輸入信號就可使其輸出電壓達到飽和值，當輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉換作用。一個輸入信號是鋸齒波調制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調制信號相減，從 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 16 頁 共 47 頁 而在運算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調制輸出電壓。 示例程序 2 為脈寬調制函數，其中 PWM_Set 為 PWM 調速函數，本設計采用的是軟件調速 ， Speed_Right、 Speed_Left 為用戶給定的初值速度，速度值范圍： 0 ~255,數值越大，速度越快 。 而 本次設計中采用的是 MCU 自帶的 PWM 脈沖發(fā)生器， stc12c5a60s2 有內置的一個計數器和比較寄存器CCAPnL 和 CL， CCAPnL 用來存放一個 0255 之間的一個數據 ， CL 是 一個計數器，當 CL的值小于 CCAPnL 時， PWM引腳輸出低電平脈沖，當 CL 的值大于 CCAPnL 時， 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。 } 顯示電路設計 本 設計中 采用 LCD1602 字符型液晶屏為 下位機 顯示設備，在單片機的人機交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、 LED 數碼管、液晶顯示器。由于液晶顯示器都是數字式的，所以和單片機的接口更加簡單可靠，操作方便。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就顯示，這 樣即可以顯示出圖形。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 17 頁 共 47 頁 E:\ 單片機 \ 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. 433P0.334P0.235P0.136P0.037V