【正文】 車的特點： 車身小、自重輕，能在狹小的通道內(nèi)作業(yè)，能滿載進 入電梯，并能在輕載荷樓面作業(yè)。 采用高效直流牽引電動機，牽引力大，步行速度行走，能承受繁重的物料搬運。電瓶車使用壽命一般為 8 至 12 年，其電池使用壽命一般為 14 年（視使用維護情況）。電瓶車的低速度、充電里程有限并不是缺點，而其無噪音、維修費低使其得以普及。在歐洲，電動車一直被用作短程貨運車。 我國電動工業(yè)車輛雖然起步于一九五二年，但發(fā)展速度遠落后于其他發(fā)達國家，當時的歸口管理和三電（蓄電池、電機、電控）的落后，制約了電動工業(yè)車輛的發(fā)展。在進入室內(nèi)和半室內(nèi)作業(yè)較露天情況復雜，除無污染和低噪音需求外，還有通道的寬窄，較小的轉彎半徑，門限、貨架的高度、進入電梯、地面樓板的承載重量、低溫、防爆和個別場合人員不能進入等約束條件，這些都 是一般搬運車難以實現(xiàn)吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè)論文 4 的，而以蓄電池 電機為主的只能電動工業(yè)車輛就比較容易滿足這些復雜的條件，隨著電動、蓄電池及充電裝置質量的提高，電控技術的飛快發(fā)展，工業(yè)車輛 行業(yè)整體技術水平的進步，使電動工業(yè)車輛的舒適性和可靠性大大提高，作業(yè)效率明顯提高，而維修費用大大降低。 國外電動貨物搬運車的研究 現(xiàn)狀 工業(yè)車輛是物流業(yè)基本和重要的設備，物流離不開裝卸和運輸，所以說電動搬運車行業(yè)的發(fā)展也促進物流業(yè)的進步，物流業(yè)的發(fā)展，也促進工業(yè)車輛行業(yè)品種規(guī)格的增加和質量的提高。電動車是目前世界上唯一能達到零排放的機動車。 2021 年和 2021 年上半年工業(yè)車輛產(chǎn)品銷售全面較大幅度的增長，引起國內(nèi)外同行們的興趣 ，都在做短期和近期的規(guī)劃，以各種方式來研討分析電動工業(yè)搬運車輛的市場，它必將引起新世紀國內(nèi)外工業(yè)車輛產(chǎn)品在中國市場的激烈競爭。 本章小結 本課題是大學生電子設計競賽的題目，大學生電子設計競賽志在增加學生的動手實踐能力。本課題研究的目的是按規(guī)定實現(xiàn)貨物的搬運，并能正確數(shù)字顯示。 本章主要介紹了課題在理論和研究方面的意義，以及本設計主要的研究內(nèi)容，并總結了現(xiàn)今國內(nèi)外電動貨物搬運車的發(fā)展狀況及趨勢。首先貨物搬運車使用車頭的兩對光電管來檢測黑線，使小車沿黑線行駛，然后將貨物和 庫房分別放在黑線的兩邊，其距離為 1 米，這樣小車當小車行駛一周之后，將路過所有的貨物和庫房，檢測貨物和庫房的傳感器會將指定的貨物放到指定的庫房中，完成預訂的功能。為較好的實現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設計了幾種方案并分別進行了 論證。通常選用單片機作為小車的核心控制單元。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領域。本系統(tǒng)主要是進行尋光運行的檢測以及電機的控制。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。 AT89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8KB ISP（ Insystem programmable）的可反復擦寫 1000 次的 Flash只讀程序存儲器、該器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術制造、兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及89C51 引腳結構。最重要的是AT89C51 為 C51 系列單片機技術成熟，可靠性高，而且容易查找資料，因此我們采用 AT89C51 單片機。 電源模塊設計與論證 由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮 了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。重要的是蓄電池 的價格比較低又可以反復使用。用兩個電源分別給控制系統(tǒng)和電機系統(tǒng)供電，將兩個系統(tǒng)完全隔離，將電機驅動所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們采用方案三。我們綜合考慮了以下幾種方案。由于其轉過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。直流電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。能夠較好 的滿足系統(tǒng)的要求，而且直流電機控制起來相對容易，因此我們選擇了此方案。 電機驅動模塊設計與論證 方案一：采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調整電機的分壓，實現(xiàn)調速的目的。更主要的問題在于一般電機的電阻比較小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)困難。繼電器控制電機可能存在響應時間慢的問題但搭建電路卻很復雜，而且對電路要求極高，實現(xiàn)難度很大。此電路由四 個大功率晶體管組成 H橋電路，四個晶體管分為兩組，交替導通和截止，根據(jù)調整輸入控制脈沖的占空比，達到調整電機的目的。 如上所述，考慮到容易實現(xiàn)問題，我們采用方案三。我們考慮了以下幾種方案。當發(fā)光二極管發(fā)出的可見光照射到黑帶時，光線被黑帶吸收，光敏二極管為檢測到信號，呈高阻抗，使輸出端為低電平。但是由于光敏二極管受環(huán)境中可見光影響較大，電路的穩(wěn)定性很差。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的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的光線則檢測出白線繼而輸出高電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出低電平。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的可靠性，我們采用方案二。 方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平 。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。光敏三極管把光信號轉化為相應的電信號經(jīng) AD 轉化為數(shù)字信號送入單片機處理，單片機根據(jù)各路信號大小比較的結果，從而判斷各個方向光線的強弱，進而調整車的前進方向。 方案三：用光敏電阻和光敏三極管做成組合光敏探測器。對光源的判斷更 加精確、可靠。 金屬探測模塊的設計與論證 方案一：用霍爾傳感器進行金屬探測。 方案二：用電感式金屬傳感器進行金屬探測。此方案穩(wěn)定、可靠。 最終方案確定 經(jīng)過反復論證，我們最終確定了如下方案： （ 1）控制模塊采用 AT89C51 單片機進行控制 （ 2）電機模塊采 用 直流電機驅動小車及轉向 第 2章 系統(tǒng)的總體方案 9 （ 3）電機驅動采用 L293D芯片 （ 4）電源模塊采用 雙電源分別為電機和控制系統(tǒng)供電 （ 5）小車檢停 控制器模塊和判斷金屬顏色模塊采用紅外對管作為 傳感器 （ 6）光源檢測模塊采用 光敏電阻和光敏三極管做成組合光敏探測器。在這次設計中，我對各個模塊都進行了一些研究。整個設計沒有采用過于復雜的檢測 方法或控制算法，這樣不但能保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性與快速性，而且節(jié)省了成本與工作量還保證了測速系統(tǒng)的簡單可靠。它采用超大規(guī)模技術將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器 (CPU)、存儲器（程序存儲器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲器 RAM）、輸入、輸出接口電路 (I/O 接口 )集成在同一塊芯片上，構成一個即小巧又很完善的計算機硬件系統(tǒng)，在單片機程序的控制下能準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務。 由此來看，單片機有著一般微處理器（ CPU）芯片所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。 誠然，單片機的應用意義遠不限于它的應用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設計思想。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器的低電壓，高性能CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。特別值得一提的是該單片機 CPU 中的位處理器，它實際上是一個完整的 1位微計算機，這個一位微計算機有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集。 MCS51 單片機中 8 位機和 1 位機的硬件資源復合在一起，二者相輔相承，它是單片機技術上的一個突破，這是 MCS51 單片第 3章 硬件電路設計 11 機在設計的精美之處。 GND：接地。當P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這 是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè)論文 12上拉的緣故。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部 數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該反向放大器可以配置為片 內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。 AT89C51有一個可控的負反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器。電容 C1和 C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f起微調作用（ C C2大， f變?。涞湫椭禐?30pF。 復位引腳 RST 通過一個吉林建筑工程學院電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè)論文 14施密特觸發(fā)器與復位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復位操作所需要的信號。 圖 33 為單片機的復位電路： 10uFR132K+5VS10SWPBGNDRESET 圖 33 單片機復位電路 RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出復位?CPU從初始狀態(tài)開始工作。 AT89C51 單片機的時鐘和復位電路如圖 34： EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P1