基于藍牙遙控的多功能智能小車設(shè)計與制作_畢業(yè)論文設(shè)計40論文41

1、 河南機電高等專科學(xué)校河南機電高等?？茖W(xué)校畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計論論文文論文題目：多功能遙控小車論文題目：多功能遙控小車 藍牙智能遙控小車藍牙智能遙控小車 基于藍牙遙控的多功能智能小車設(shè)計與制作基于藍牙遙控的多功能智能小車設(shè)計與制作摘要：摘要：無線遙控的機器人小車在危險環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應(yīng)用中可發(fā)揮特殊無線遙控的機器人小車在危險環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應(yīng)用中可發(fā)揮特殊的作用。本次畢業(yè)設(shè)計選擇基于藍牙遙控的多功能智能小車為對象。設(shè)計了該系統(tǒng)的的作用。本次畢業(yè)設(shè)計選擇基于藍牙遙控的多功能智能小車為對象。設(shè)計了該系統(tǒng)的硬件電路原理圖和硬件電路原理圖和 PCBPCB 圖，控制系統(tǒng)以圖，控制系統(tǒng)以 STC12C

2、5A60S2STC12C5A60S2 單片機為主控芯片，采用單片機為主控芯片，采用 L293DL293D為電機驅(qū)動芯片、藍牙無線遙控模塊、紅外光電傳感器模塊、超聲波發(fā)射與接收模塊為電機驅(qū)動芯片、藍牙無線遙控模塊、紅外光電傳感器模塊、超聲波發(fā)射與接收模塊等構(gòu)成外圍擴展電路。將自制的控制電路、控制程序和四輪小車機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，制等構(gòu)成外圍擴展電路。將自制的控制電路、控制程序和四輪小車機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，制作多功能機器人小車。實驗調(diào)試實現(xiàn)了智能小車的藍牙無線遙控、自動避障、自動循作多功能機器人小車。實驗調(diào)試實現(xiàn)了智能小車的藍牙無線遙控、自動避障、自動循跡等功能。跡等功能。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: :單片機單片機

3、；藍牙遙控；藍牙遙控 ；PWMPWM 調(diào)速；光電傳感器調(diào)速；光電傳感器Development of a smart remote control vehicle based on blue-tooth communicationAbstract: Wireless remote control robot car could play a special role in the smart car with bluetooth remote control is selected as my graduation thesis subject. The design of the system

4、 paper. The control system circuit is mainly consist of a STC12C5A60S2 MCU as the main chip, as well as a L293D chip for motor driving, a bluetooth wireless communication module for remote control, a infrared photoelectric sensor module for object detection, a ultrasonic transmitter and receiver mod

5、ule for distance measurement. The smart car is implemented by the combination of the self-control circuit, the control program code and four-wheel car mechanical structure. Experimental tests showed that some functions such as Bluetooth wireless remote control, automatic obstacle avoidance, automati

6、c tracking route, auto-sensing objects and auto-detecting distance were completely achieved in the smart car.Keywords: Single Chip Microcomputer; Blue-Tooth Remote control; PWM Speed Regulation; Optical Electronic Sensor目錄目錄第一章第一章前言前言 .1 1第二章第二章 方案比較與論證方案比較與論證 .2 22.1 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計.22.2 無線模塊設(shè)計無線模塊設(shè)計.

7、32.3 顯示模塊設(shè)計顯示模塊設(shè)計.32.4 調(diào)速模塊設(shè)計調(diào)速模塊設(shè)計.62.5 循跡模塊設(shè)計循跡模塊設(shè)計.72.6 避障模塊設(shè)計避障模塊設(shè)計.8第三章第三章智能車機結(jié)構(gòu)分析智能車機結(jié)構(gòu)分析 .9 93.1 底板設(shè)計底板設(shè)計.93.2 電機與底板的連接支架設(shè)計電機與底板的連接支架設(shè)計.103.3 整體裝配圖整體裝配圖.11第四章第四章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計控制系統(tǒng)電路設(shè)計 .12124.1 MCU 的選型的選型.124.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計電機驅(qū)動電路設(shè)計.144.3 顯示電路設(shè)計顯示電路設(shè)計.164.4 藍牙模塊設(shè)計藍牙模塊設(shè)計.184.5 電源電路設(shè)計電源電路設(shè)計.204.6 PCB 圖設(shè)計圖

8、設(shè)計 .21第五章第五章 藍牙遙控小車程序設(shè)計藍牙遙控小車程序設(shè)計 .24245.1 主程序設(shè)計主程序設(shè)計.245.2 電腦端藍牙控制軟件的設(shè)置電腦端藍牙控制軟件的設(shè)置.265.3 藍牙模塊參數(shù)設(shè)置藍牙模塊參數(shù)設(shè)置.27第六章第六章 調(diào)試結(jié)果分析調(diào)試結(jié)果分析 .31316.1 各模塊功能調(diào)試各模塊功能調(diào)試.316.2 總結(jié)總結(jié).35致謝致謝 .3636參考文獻參考文獻 .3737附附 錄錄 A A.3838附附 錄錄 B B.3939第一章第一章 前言前言隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。遙控小車起源隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。遙控小車起源

9、于美國，由于政府對無線遙控小車研發(fā)的資助以及相關(guān)資助的推動作用，日本、美國、于美國，由于政府對無線遙控小車研發(fā)的資助以及相關(guān)資助的推動作用，日本、美國、德國等工業(yè)大國在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢。我國的無線遙控小車研究工作始德國等工業(yè)大國在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢。我國的無線遙控小車研究工作始于于 2020 世紀(jì)中后期，在國家的世紀(jì)中后期，在國家的 863863、973973 等技術(shù)發(fā)展計劃的重點支持下，國內(nèi)已大范圍等技術(shù)發(fā)展計劃的重點支持下，國內(nèi)已大范圍地進行無線遙控小車的研究。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這地進行無線遙控小車的研究。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次

10、都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，但是與國際先進還存在一定的差方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，但是與國際先進還存在一定的差距。可見其研究意義很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計的智能電動小車距?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計的智能電動小車能夠?qū)崿F(xiàn)無線遙控，串口通訊，實時檢測速度，避障礙等功能。無線遙控實現(xiàn)方法包能夠?qū)崿F(xiàn)無線遙控，串口通訊，實時檢測速度，避障礙等功能。無線遙控實現(xiàn)方法包括藍牙、紅外、射頻幾種，其中藍牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢，目前在信息家電方面應(yīng)用正括藍牙、紅外、射頻幾種，其中藍牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢，目前在信息家電方面

11、應(yīng)用正在鋪設(shè)。各種家電共用遙控，并可組網(wǎng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)相接，共享有用信息。目前藍牙在鋪設(shè)。各種家電共用遙控，并可組網(wǎng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)相接，共享有用信息。目前藍牙技術(shù)實現(xiàn)無線遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價格高方面。但隨著科技發(fā)展，這些技術(shù)實現(xiàn)無線遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價格高方面。但隨著科技發(fā)展，這些問題正在逐步得以解決。問題正在逐步得以解決。 無線遙控機器人有著廣闊的應(yīng)用前景。無線遙控機器人有著廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)題目的要求繪制電路原理圖和根據(jù)題目的要求繪制電路原理圖和 PCBPCB 圖，制作電路板；在圖，制作電路板；在 KeilKeil C C 編譯環(huán)境下編編譯環(huán)境下編寫控制程序并調(diào)試，確

12、定如下方案：在藍牙無線遙控的基礎(chǔ)上，加裝光電紅外傳感器、寫控制程序并調(diào)試，確定如下方案：在藍牙無線遙控的基礎(chǔ)上，加裝光電紅外傳感器、光敏電阻、溫度傳感器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況、運行環(huán)境的實時監(jiān)光敏電阻、溫度傳感器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況、運行環(huán)境的實時監(jiān)測，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測到的各種數(shù)據(jù)，測，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測到的各種數(shù)據(jù)，對電動車經(jīng)行對應(yīng)的控制并將計算出的數(shù)據(jù)送至上位機顯示，實現(xiàn)真正的實時監(jiān)控。對電動車經(jīng)行對應(yīng)的控制并將計算出的數(shù)據(jù)送至上位機顯示，實現(xiàn)真正的實時監(jiān)控。本次設(shè)計可以對電動車的運

13、動狀態(tài)進行實時監(jiān)控，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本本次設(shè)計可以對電動車的運動狀態(tài)進行實時監(jiān)控，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本設(shè)計設(shè)計采用采用 STCSTC 系列中的系列中的 STC12C5A60S2 單片機。以單片機為控制核心，利用傳感器檢單片機。以單片機為控制核心，利用傳感器檢測道路上的各種信息，控制電動汽車的無線遙控、自動避障、自動尋跡、尋光、自動測道路上的各種信息，控制電動汽車的無線遙控、自動避障、自動尋跡、尋光、自動測溫等功能。測溫等功能。第二章第二章 方案比較與論證方案比較與論證本次畢業(yè)設(shè)計主要是針對本次畢業(yè)設(shè)計主要是針對無線遙控智能車無線遙控智能車進行分析、設(shè)計和制作。本次設(shè)計以進行分析、

14、設(shè)計和制作。本次設(shè)計以STC12C5A60S2STC12C5A60S2 單片機為主控芯片，實現(xiàn)了智能車的無級調(diào)速功能、藍牙遙控功能、自單片機為主控芯片，實現(xiàn)了智能車的無級調(diào)速功能、藍牙遙控功能、自動避障功能、速度檢測功能、光線檢測功能、距離檢測功能等。動避障功能、速度檢測功能、光線檢測功能、距離檢測功能等。2.1總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計MCU控控制制器器藍牙傳輸模塊驅(qū)動模塊顯示模塊避障模塊測速模塊循跡模塊圖圖 2.12.1 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖本小車是以本小車是以 STC12C5A60S2 為主控制器。開始由電腦或者手機發(fā)送藍牙無線信號為主控制器。開始由電腦或者手機發(fā)送藍牙無線信號來啟動并

15、復(fù)位小車，由超聲波傳感器或紅外光電傳感器進行障礙檢測，通過單片機控來啟動并復(fù)位小車，由超聲波傳感器或紅外光電傳感器進行障礙檢測，通過單片機控制小車行駛、顯示、避障和調(diào)速。智能車使用制小車行駛、顯示、避障和調(diào)速。智能車使用 4WD 驅(qū)動，以提高整車運動的平穩(wěn)性；驅(qū)動，以提高整車運動的平穩(wěn)性；在智能車進駛過程中，采用雙極式在智能車進駛過程中，采用雙極式 H 型型 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)快速、平穩(wěn)地的調(diào)速；脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)快速、平穩(wěn)地的調(diào)速；通過超聲波傳感器和紅外光電傳感器實現(xiàn)自動避障，自動循跡等功能；通過透射式光通過超聲波傳感器和紅外光電傳感器實現(xiàn)自動避障，自動循跡等功能；通過透射式光電傳感器計

16、量輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（也就是脈沖數(shù)）實現(xiàn)速度檢測功能；最后通過藍牙無電傳感器計量輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（也就是脈沖數(shù)）實現(xiàn)速度檢測功能；最后通過藍牙無線傳輸功能將智能車的行駛信息實時地傳送給上位機，以實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。當(dāng)然也線傳輸功能將智能車的行駛信息實時地傳送給上位機，以實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。當(dāng)然也可通過藍牙無線遙控來控制小車的行駛狀態(tài)。這就是本設(shè)計的總體設(shè)計思路。可通過藍牙無線遙控來控制小車的行駛狀態(tài)。這就是本設(shè)計的總體設(shè)計思路。2.2 無線模塊設(shè)計無線模塊設(shè)計無線控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對智能車的遠程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)下代替人無線控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對智能車的遠程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)下代替人類完成

17、一些危險項目。目前短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有兩大類，一類是基于類完成一些危險項目。目前短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有兩大類，一類是基于 IrDAIrDA紅外無線通信技術(shù)，另一類是基于紅外無線通信技術(shù)，另一類是基于 ISM(IndustrialISM(Industrial ScientificScientific Medical)Medical)頻段射頻通頻段射頻通信技術(shù)。較為主流的幾種通信技術(shù)之間既存在著相互競爭，但又在某些實際應(yīng)用領(lǐng)域信技術(shù)。較為主流的幾種通信技術(shù)之間既存在著相互競爭，但又在某些實際應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)相互補充、相互配合，究竟選擇何種技術(shù)更優(yōu)越，需要由具體的工作環(huán)境來決定。內(nèi)相互補充、

18、相互配合，究竟選擇何種技術(shù)更優(yōu)越，需要由具體的工作環(huán)境來決定。表表 2.12.1 所示為四種短距離無線通訊技術(shù)主要性能參數(shù)。所示為四種短距離無線通訊技術(shù)主要性能參數(shù)。表表 2.1 幾種典型無線傳輸方案比較幾種典型無線傳輸方案比較藍牙技術(shù)藍牙技術(shù)紅外技術(shù)紅外技術(shù)WiFi 技術(shù)技術(shù)ISM 射頻技術(shù)射頻技術(shù)通信距離通信距離100m10m300m1000m通信速率通信速率10Mbs16Mbs11Mbs500kbs通信頻率或波長通信頻率或波長2.4GHz0.75um-24um2.4GHz315、433.868、915 和和2400MHz頻率申請頻率申請否否否否否否否否開發(fā)難易開發(fā)難易難難易易難難易易模塊

19、成本模塊成本高高很低很低較低較低低低方案：通過表格可以看出，他們在近距離通訊領(lǐng)域都可以提供可靠的通信服務(wù)，方案：通過表格可以看出，他們在近距離通訊領(lǐng)域都可以提供可靠的通信服務(wù)，但是同時他們的應(yīng)用有著各自的技術(shù)架構(gòu)的限制。在以上的幾種中，我最終選擇了藍但是同時他們的應(yīng)用有著各自的技術(shù)架構(gòu)的限制。在以上的幾種中，我最終選擇了藍牙無線傳輸方式。牙無線傳輸方式。2.3 顯示模塊設(shè)計顯示模塊設(shè)計顯示模塊的主要功能是顯示小車運動時的速度，位置及運動時間等信息。常用顯顯示模塊的主要功能是顯示小車運動時的速度，位置及運動時間等信息。常用顯示器件有示器件有 LCD 顯示器、數(shù)碼管，點陣屏等等。根據(jù)此次設(shè)計需要我

20、提出了以下實現(xiàn)方顯示器、數(shù)碼管，點陣屏等等。根據(jù)此次設(shè)計需要我提出了以下實現(xiàn)方案案方案一：采用方案一：采用 8 位數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管電路和程序設(shè)計簡單，但需要循環(huán)顯示所位數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管電路和程序設(shè)計簡單，但需要循環(huán)顯示所以占用資源多。以占用資源多。方案二：采用方案二：采用 1602LCD 顯示器顯示。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡顯示器顯示。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡單，并且液晶顯示器消耗電流小，更節(jié)能，同時軟件實現(xiàn)也簡單。單，并且液晶顯示器消耗電流小，更節(jié)能，同時軟件實現(xiàn)也簡單。方案三：方案三：PC 機顯示。通過上位機的串口軟件來實時監(jiān)控智能車的行駛信息。軟件機顯示。

21、通過上位機的串口軟件來實時監(jiān)控智能車的行駛信息。軟件實現(xiàn)簡單，無需其他的外部硬件設(shè)計。實現(xiàn)簡單，無需其他的外部硬件設(shè)計。表表 2.2 幾種典型顯示方式比較幾種典型顯示方式比較數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示LCD 顯示顯示PC 機顯示機顯示開發(fā)難易開發(fā)難易易易易易較難較難模塊成本模塊成本很低很低低低高高觀察方式觀察方式繁瑣繁瑣繁瑣繁瑣方便方便方案：通過表格可以看出，方案三更加簡單方便，且在智能車行駛過程中，通過方案：通過表格可以看出，方案三更加簡單方便，且在智能車行駛過程中，通過LCD 來觀察智能車行駛信息也不方便，所以我最終選擇方案三為本設(shè)計中的顯示方案。來觀察智能車行駛信息也不方便，所以我最終選擇方案

22、三為本設(shè)計中的顯示方案。但為了以后的功能擴展，也附加了但為了以后的功能擴展，也附加了 1602LCD 顯示功能。為了節(jié)約電能，單獨使用了一顯示功能。為了節(jié)約電能，單獨使用了一個單刀雙擲開關(guān)控制個單刀雙擲開關(guān)控制 LCD 的通斷。的通斷。2.4 測速模塊設(shè)計測速模塊設(shè)計測速模塊的功能是完成當(dāng)前小車速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，供單片機測速模塊的功能是完成當(dāng)前小車速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，供單片機處理，運算出小車實時速度。速度檢測可用加速度傳感器，光電編碼盤，測速電機等處理，運算出小車實時速度。速度檢測可用加速度傳感器，光電編碼盤，測速電機等實現(xiàn)。實現(xiàn)。方案一：方案一：磁式測速發(fā)電機磁

23、式測速發(fā)電機永磁式直流測速發(fā)電機是一種將轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)化為電氣信號的機電式信號元件，是永磁式直流測速發(fā)電機是一種將轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)化為電氣信號的機電式信號元件，是伺服系統(tǒng)中基本元件之一。作為測速、校正，解算元件，他被廣泛應(yīng)用于各種速度和伺服系統(tǒng)中基本元件之一。作為測速、校正，解算元件，他被廣泛應(yīng)用于各種速度和位置控制系統(tǒng)中。永磁式測速發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和電刷部件等組成。一般情況位置控制系統(tǒng)中。永磁式測速發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和電刷部件等組成。一般情況下自動控制系統(tǒng)對其元件的要求主要是高的精確度、靈敏度、可靠性等。因此永磁式下自動控制系統(tǒng)對其元件的要求主要是高的精確度、靈敏度、可靠性等。因此永磁式直流

24、測速發(fā)電機在電氣性能方面應(yīng)滿足以下要求：直流測速發(fā)電機在電氣性能方面應(yīng)滿足以下要求：（1 1） 輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系（2 2）溫度變化對輸出特性影響?。囟茸兓瘜敵鎏匦杂绊懶。? 3）輸出電壓波紋?。┹敵鲭妷翰y小 （4 4）正反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)該一致）正反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)該一致方案二：光電編碼器方案二：光電編碼器按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖

25、，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。工作時，光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。工作時，光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機的轉(zhuǎn)動，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動，如果有一個固定光源照射在碼盤上，則可著電機的轉(zhuǎn)動，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動，如果有一個固定光源照射在碼盤上，則可利用光敏元件來接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)。若編碼數(shù)為利用光敏元件來接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)。若編碼數(shù)為 60，測

26、量時間為，測量時間為t，測量到的脈沖數(shù)為，測量到的脈沖數(shù)為 N，則轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)速為 n=N(t*60)*60=Nt。方案三：光電對射式方案三：光電對射式采用對射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪子兩側(cè)固定相對的紅采用對射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪子兩側(cè)固定相對的紅外發(fā)射、接收器件。在過孔處接收器可以接收到信號。從而輪子轉(zhuǎn)動時可以產(chǎn)生連續(xù)外發(fā)射、接收器件。在過孔處接收器可以接收到信號。從而輪子轉(zhuǎn)動時可以產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。脈沖信號，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。表表 2.3 幾種測速方案比較幾種測速方案比較直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機光電編

27、碼器光電編碼器光電對射式光電對射式測量精度測量精度高高高高低低開發(fā)難易開發(fā)難易難難難難易易模塊成本模塊成本低低高高較低較低方案：通過表格可以看出，方案三安裝方便簡單且精度比方案一的精度高，而方方案：通過表格可以看出，方案三安裝方便簡單且精度比方案一的精度高，而方案二的成本太高，且開發(fā)難度較高，因此最終我選擇方案三。案二的成本太高，且開發(fā)難度較高，因此最終我選擇方案三。設(shè)計的方案是使用一塊亞克力盤（如圖設(shè)計的方案是使用一塊亞克力盤（如圖 2.3） ，在盤上刻出，在盤上刻出 20 格方槽。盤下方的凹格方槽。盤下方的凹形物為槽型光電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。形物為槽

28、型光電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)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遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)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。由此可見，車輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到阻擋。由此可見，車輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到 20 個脈沖信號并直接送入個脈沖信號并直接送入單片機的中斷口進行計數(shù)。為實現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我在測距儀中并列放置了兩個槽型單片機的中斷口進行計數(shù)。為實現(xiàn)可逆記數(shù)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(chǎn)生兩個脈沖信號。根據(jù)兩個脈沖信號發(fā)生的先光電耦合器，

29、遮光盤先后通過凹槽可產(chǎn)生兩個脈沖信號。根據(jù)兩個脈沖信號發(fā)生的先后順序與兩個光電耦合器的位置關(guān)系，即可計算出智能車的行駛方向。后順序與兩個光電耦合器的位置關(guān)系，即可計算出智能車的行駛方向。圖圖 2.2 碼盤圖碼盤圖2.5 調(diào)速模塊設(shè)計調(diào)速模塊設(shè)計方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電

30、動機的轉(zhuǎn)向都隨從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以著改變，所以 G-M 系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設(shè)備多、體積大、包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。且技術(shù)落后，因此擱置不用。費用高、效率低、維護不方便等缺點。且技術(shù)落后，因此擱置不用。方案二：靜止可控整流器。簡稱方案二：靜止可控整流器。簡稱 V-M 系統(tǒng)。系統(tǒng)。V-M 系統(tǒng)

31、是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平滑調(diào)速?；{(diào)速。V-M 系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很

32、低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時，電源電在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時，電源電壓加到電動機上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，壓加到電動機上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation） ，簡

33、稱，簡稱 PWM。脈沖周。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。表表 2.42.4 幾種調(diào)速方式的比較幾種調(diào)速方式的比較串電阻調(diào)速系統(tǒng)串電阻調(diào)速系統(tǒng)靜止可控整流器靜止可控整流器脈寬調(diào)速系統(tǒng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)特性開關(guān)特性低低低低高高調(diào)速精度調(diào)速精度低低較低較低高高開發(fā)難易開發(fā)難易易易難難易易模塊成本模塊成本高高較低較低低低PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點：調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點：（1）由于）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可

34、以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達達 1：10000 左右。由于電流波形比左右。由于電流波形比 V-M 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損系統(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。耗和發(fā)熱都比較小。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主

35、電路損耗較小，裝置效率較高。）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。方案：根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計中設(shè)計要求和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，方案：根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計中設(shè)計要求和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計選用了方案三。本設(shè)計選用了方案三。2.6 循跡模塊設(shè)計循跡模塊設(shè)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(shù)不同，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(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷傳感器和黑線相對位置?？筛鶕?jù)接收到的反射光的強弱來判斷傳感器和黑線相對位置。方案一：采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管方

36、案一：采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射接收電路。其缺點在于易受到環(huán)境采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射接收電路。其缺點在于易受到環(huán)境光源的影響。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。光源的影響。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。方案二：采用反射式紅外發(fā)射接收器方案二：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。直接用直流電壓對發(fā)射管進行供電，其優(yōu)點是實采用反射式紅外發(fā)射接收器。直接用直流電壓對發(fā)射管進行供電，其優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，對環(huán)境光源的抗干擾能力強，在要求不高時可以使用?，F(xiàn)簡單，對環(huán)境光源的抗干擾能力強，在要求不高時可以使用。方案：

37、根據(jù)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、方案：根據(jù)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。在基本不影響效果的前提下，為了簡接收距地面都很近，外界光對其的干擾都很小。在基本不影響效果的前提下，為了簡便起見，我選用了方案二。便起見，我選用了方案二。2.7 避障模塊避障模塊設(shè)設(shè)計計方案：紅外式探測方案：紅外式探測采用紅外式發(fā)射、檢測一體化模塊。由于單個發(fā)射器的照射范圍不能太小，因此采用紅外式發(fā)射、檢測一體化模塊。由于單個發(fā)射器的照射范圍不能太小，因此不使用激光管。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。其優(yōu)點是電

38、路實現(xiàn)簡不使用激光管。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。其優(yōu)點是電路實現(xiàn)簡單，但抗干擾性較弱。單，但抗干擾性較弱。表表 2.52.5 幾種傳感器的比較幾種傳感器的比較超聲波探測超聲波探測紅外式探測紅外式探測檢測范圍檢測范圍(M)0.02-4.50.01-0.5環(huán)境要求環(huán)境要求高高低低檢測精度檢測精度高高低低開發(fā)難易開發(fā)難易難難易易模塊成本模塊成本高高低低方案：通過綜合考慮，我最終選擇紅外模塊安裝在小車車尾實現(xiàn)小車倒車壁障，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(xiàn)小車倒車壁障，在小車的兩側(cè)安裝光電檢測器來實現(xiàn)前行壁障。在小車的兩側(cè)安裝光電檢測器來實現(xiàn)前行壁障。第二章第二章

39、 智能車機智能車機結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析在本次設(shè)計中，小車使用四輪驅(qū)動。四輪驅(qū)動式的結(jié)構(gòu)中因為后輪的轉(zhuǎn)動力矩的在本次設(shè)計中，小車使用四輪驅(qū)動。四輪驅(qū)動式的結(jié)構(gòu)中因為后輪的轉(zhuǎn)動力矩的增大，所以在橫向上的輪胎阻力要大于增大，所以在橫向上的輪胎阻力要大于 2 輪驅(qū)動式的，因此四輪驅(qū)動式的車子不易發(fā)輪驅(qū)動式的，因此四輪驅(qū)動式的車子不易發(fā)生方向偏移。而且四輪驅(qū)動的車子動力更大，爬坡能力更強。但存在一些不足，如：生方向偏移。而且四輪驅(qū)動的車子動力更大，爬坡能力更強。但存在一些不足，如：四輪驅(qū)動式的車子更加耗電，而且車體比一般的四輪驅(qū)動式的車子更加耗電，而且車體比一般的 2 輪驅(qū)動式的車體重。從整體的性能輪驅(qū)動式

40、的車體重。從整體的性能來看四輪驅(qū)動式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是很明顯的。來看四輪驅(qū)動式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是很明顯的。3.1 底板設(shè)計底板設(shè)計 圖圖 3.1 智能車底板圖智能車底板圖底板是用來支撐車體的主要部件。同時也是用來固定車子零部件的，底板上主要底板是用來支撐車體的主要部件。同時也是用來固定車子零部件的，底板上主要有紅外傳感器安裝槽、超聲波傳感器安裝孔、電機定位槽和走線孔，其余的槽孔是用有紅外傳感器安裝槽、超聲波傳感器安裝孔、電機定位槽和走線孔，其余的槽孔是用來留在日后擴展用的。每個器件的安裝位置如圖來留在日后擴展用的。每個器件的安裝位置如圖 3.13.1 所示。底板采用的是亞克力板材。所示。底板采用的是亞克力

41、板材。安裝方便，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。安裝方便，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。 圖圖 3.2 底盤共振頻率分析底盤共振頻率分析如圖是電機底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個安裝孔為固定點，由如圖是電機底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個安裝孔為固定點，由于智能車的整車車體重于智能車的整車車體重 500g,所以在底盤的中心處加所以在底盤的中心處加 5N 的力，經(jīng)過電腦的自動網(wǎng)格的力，經(jīng)過電腦的自動網(wǎng)格劃分，通過軟件的共振頻率計算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看出，底板的劃分，通過軟件的共振頻率計算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看出，底板的中間部分是應(yīng)力最集中的一塊，也是最危險的一塊，如果車體的振動頻

42、率過快，底板中間部分是應(yīng)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(jīng)行優(yōu)化設(shè)計，減小底板的長度或者加大很可能會從中間層開始斷裂，所以要對底板經(jīng)行優(yōu)化設(shè)計，減小底板的長度或者加大底板的厚度。底板的厚度。3.2 電機與底板的連接支架設(shè)計電機與底板的連接支架設(shè)計 零件零件數(shù)量數(shù)量電機支架電機支架2 片片圖圖 3.3 電機電機支架圖支架圖電機支架主要是電機支架主要是用來將電機固定用來將電機固定在底板上的，每在底板上的，每個電機用兩塊支個電機用兩塊支架板綁定固定，架板綁定固定，圖示電機支架的圖示電機支架的工程圖中，工程圖中，4 為支架的定位孔。它

43、通過慒孔和為支架的定位孔。它通過慒孔和 4 圓孔來綁定電機，靠左右兩側(cè)的肩圓孔來綁定電機，靠左右兩側(cè)的肩臺與底板卡在一起。支架的材料也是亞克力板（臺與底板卡在一起。支架的材料也是亞克力板（PMMA） 。表表 3.13.1 機械零部件表格機械零部件表格3.3 整體裝配圖整體裝配圖圖圖 3.4 整車裝配圖整車裝配圖圖圖 3.5 整車材料明細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。整體車體由車盤，輪子，電機，電機支架，測速碼盤，托板組成。在以往的智能小車設(shè)計中，大都會采用三輪式結(jié)構(gòu)，前輪一般采用萬向輪牽引，在以往的智能小車設(shè)計中，大都會采用三輪式結(jié)構(gòu)，前輪一般采用萬

44、向輪牽引，左右分別為驅(qū)動輪。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)簡單易于操作，但是在小車行駛過程中的穩(wěn)定左右分別為驅(qū)動輪。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)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。因此在這次的設(shè)計中我性不足，且由于萬向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。因此在這次的設(shè)計中我采用了四輪驅(qū)動，雖然四輪驅(qū)動式結(jié)構(gòu)相對于三輪式的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但其穩(wěn)定性得采用了四輪驅(qū)動，雖然四輪驅(qū)動式結(jié)構(gòu)相對于三輪式的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但其穩(wěn)定性得螺絲螺母（螺絲螺母（M3）若干若干M3 螺柱螺柱若干若干碼盤碼盤4 片片到明顯加強，并且因為到明顯加強，并且因為 4 個輪子都為驅(qū)動輪，其偏差更為

45、離散，不一定是同側(cè)的偏差個輪子都為驅(qū)動輪，其偏差更為離散，不一定是同側(cè)的偏差方向一致，所以在小車前進過程中很難偏向。方向一致，所以在小車前進過程中很難偏向。第四章第四章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計控制系統(tǒng)電路設(shè)計一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如機內(nèi)部的功能單元，如 ROMRAMIO 口口定時記數(shù)器定時記數(shù)器中斷系統(tǒng)等能不能滿足應(yīng)中斷系統(tǒng)等能不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路。二是系用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計

46、相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，在本設(shè)計中包括電機驅(qū)動模塊統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，在本設(shè)計中包括電機驅(qū)動模塊紅外傳紅外傳感器模塊、藍牙模塊感器模塊、藍牙模塊顯示模塊等，還要設(shè)計合適的接口電路。顯示模塊等，還要設(shè)計合適的接口電路。4.1 MCU 的選型的選型本設(shè)計中使用的是本設(shè)計中使用的是 STC12C5A60S2 單片機。單片機。STC12C5A60S2 單片機是把那些作為單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能

47、部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行 IO 口、串口、串行口、定時器計數(shù)器、行口、定時器計數(shù)器、PWM 發(fā)生器、內(nèi)置看門狗、內(nèi)置發(fā)生器、內(nèi)置看門狗、內(nèi)置 8 路高速路高速 10 位位 AD 轉(zhuǎn)換、獨轉(zhuǎn)換、獨特波特率發(fā)生器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而特波特率發(fā)生器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。圖圖 4.1 STC12C5A60S2 引腳圖引腳圖表表 4

48、.14.1 STC12C5A60S2 硬件結(jié)構(gòu)表硬件結(jié)構(gòu)表類型類型參數(shù)參數(shù)STC12C5A60S2STC89C51 RC工作電壓（工作電壓（V）5.5-3.55.5-3.4Flash 程序存儲器字節(jié)程序存儲器字節(jié)60k4kRAM 字節(jié)字節(jié)1280512定時器定時器 T0、T1有有有有PCA 定時器定時器2無無UART11獨立波特率發(fā)生器獨立波特率發(fā)生器有有無無DPTR2無無EPPROM有有有有PCA（16 位）位）PWM（8 位）位）2 路路無無AD8 路路 25 萬次每秒萬次每秒10 位位無無IO4440看門狗看門狗有有有有內(nèi)置復(fù)位內(nèi)置復(fù)位有有無無外部可調(diào)門檻電壓外部可調(diào)門檻電壓有有無無外部

49、中斷外部中斷4 路路4 路路由上表可見，由上表可見，STC12C5A60S2 單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。特別值得一提的是該單片機特點。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中的位處理器，它實際上是一個完整的 1 位微位微計算機，這個一位微計算機有自己的計算機，這個一位微計算機有自己的 CPU、位寄存器、位寄存器、IO 口和指令集，計算速度比普口和指令集，計算速度比普通的通的 8051 快快 8 12 倍。倍。4.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計電機驅(qū)動電路設(shè)計EN11IN12OUT13GND4GND5OUT2

50、6IN27VCC28EN29IN310OUT311GND12GND13OUT414IN415VCC5v16U3L293D1KR312J312J212J512J4VCC1KR1L293D_IN1GNDL293D_EN1L293D_EN2L293D_IN2VCC_MotorL293D_IN4L293D_IN3圖圖 4.24.2 電機驅(qū)動電路圖電機驅(qū)動電路圖本設(shè)計采用本設(shè)計采用 L293DL293D 芯片，芯片，L293L293 是是 STST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機驅(qū)動芯片。公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用該芯片采用 1616 腳封裝，內(nèi)部是由雙極性管組成的腳封裝，內(nèi)

51、部是由雙極性管組成的 H H 橋電路。其輸出電流為橋電路。其輸出電流為 100mA100mA，最，最高電流高電流 2A2A，最高工作電壓，最高工作電壓 36V36V，可以驅(qū)動感性負載，可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，且很容，可以驅(qū)動感性負載，可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，且很容易被單片機控制。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整易被單片機控制。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；電機轉(zhuǎn)速。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 H 橋電路保證了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

52、開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣可以簡單地實現(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)。泛采用的調(diào)速技術(shù)。圖圖 4.34.3 L293DL293D 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖示為圖示為 L293d 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，L293d 內(nèi)置了與門、非門、三級管組成的兩組電路，內(nèi)置了與門、非門、三級管組成的兩組電路，因為其排列形狀像因為其排列形狀像H子母，所以稱其為子母，所以稱其為 H 橋路。通過控制三極管的通斷就可以是橋路。通過控制三極管的通斷就可以是電機旋轉(zhuǎn)起來，而通過控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會發(fā)生改變，電機的轉(zhuǎn)電機旋轉(zhuǎn)起來，而通過控制不同三

53、極管的導(dǎo)通，電流的流向就會發(fā)生改變，電機的轉(zhuǎn)向也就會發(fā)生變化。在圖向也就會發(fā)生變化。在圖 4.3 中，使中，使 ENA 與與 ENB 兩個使能端始終為兩個使能端始終為 1，通過控制，通過控制 IN1 IN4 輸入端的狀態(tài)來改變電機的轉(zhuǎn)向。輸入端的狀態(tài)來改變電機的轉(zhuǎn)向。表表 4.24.2 L293DL293D 真值表真值表IN1 IN2 IN3 IN4右電機右電機左電機左電機 1 0 1 0正正正正 1 0 0 1正正反反 0 1 1 0反反正正 0 1 0 1反反反反 0 0 0 0 當(dāng)當(dāng) IN1、IN2、IN3 和和 IN4 分別為分別為 1010 時，時，T1、T4、T5 和和 T8 導(dǎo)通

54、，左電機和右導(dǎo)通，左電機和右電機正轉(zhuǎn)；電機正轉(zhuǎn)； 示例程序示例程序 1：void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)前進前進 L293D_IN1=1; L293D_IN2=0; L293D_IN3=1; L293D_IN4=0; PWM_Set(255-Speed_Right,255-Speed_Left);脈寬調(diào)制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運算放脈寬調(diào)制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。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，

55、當(dāng)輸入電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(dāng)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(zhuǎn)換作用。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。一個輸入信脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。一個輸入信號是鋸齒波調(diào)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(diào)制信號是鋸齒波調(diào)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(diào)制信號相減，從而在運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。只要

56、號相減，從而在運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。只要改變控制電壓的極性改變控制電壓的極性,也就改變了也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性變換器輸出平均電壓的極性,因而改變了電動機因而改變了電動機的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向.改變控制電壓的大小改變控制電壓的大小,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度,從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速.只只要鋸齒波的線性度足夠好要鋸齒波的線性度足夠好,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。示例程序示例程序 2 為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中 PWM_Set 為為 PWM

57、調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計采用的調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計采用的是軟件調(diào)速，是軟件調(diào)速，Speed_Right、Speed_Left 為用戶給定的初值速度，速度值范圍：為用戶給定的初值速度，速度值范圍：0 255,數(shù)值越大，速度越快。在通常的程序中多是采用定時器為波特率發(fā)生器。而本次設(shè)計數(shù)值越大，速度越快。在通常的程序中多是采用定時器為波特率發(fā)生器。而本次設(shè)計中采用的是中采用的是 MCU 自帶的自帶的 PWM 脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器，stc12c5a60s2 有內(nèi)置的一個計數(shù)器和比較有內(nèi)置的一個計數(shù)器和比較寄存器寄存器 CCAPnLCCAPnL 和和 CLCL，CCAPnLCCAPnL 用來存放一個用來存放一個

58、0-2550-255 之間的一個數(shù)據(jù)，之間的一個數(shù)據(jù)，CLCL 是一個計數(shù)器，是一個計數(shù)器，當(dāng)當(dāng) CLCL 的值小于的值小于 CCAPnLCCAPnL 時，時，PWMPWM 引腳輸出低電平脈沖，當(dāng)引腳輸出低電平脈沖，當(dāng) CLCL 的值大于的值大于 CCAPnLCCAPnL 時，時，PWMPWM引腳輸出高電平脈沖引腳輸出高電平脈沖示例程序示例程序 2：void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA)CCAP0L=PWM0_DATA;裝入比較初值裝入比較初值CCAP0H=PWM0_DATA; CCAP1L=PWM1_DATA

59、; 裝入比較初值裝入比較初值CCAP1H=PWM1_DATA;4.3 顯示電路設(shè)計顯示電路設(shè)計本設(shè)計中采用本設(shè)計中采用 LCD1602 字符型液晶屏為下位機顯示設(shè)備，在單片機的人機交流字符型液晶屏為下位機顯示設(shè)備，在單片機的人機交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。液晶顯示器顯示質(zhì)量數(shù)碼管、液晶顯示器。液晶顯示器顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器每一個點在收到信號就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因高，由于液晶顯示器每一個點在收到信號就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此，液晶顯示器的畫面質(zhì)量高不會閃爍。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單

60、片此，液晶顯示器的畫面質(zhì)量高不會閃爍。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機的接口更加簡單可靠，操作方便。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀機的接口更加簡單可靠，操作方便。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，因此，液晶顯示器也有體積小，重量輕的優(yōu)點。液晶顯示的原態(tài)來達到顯示的目的，因此，液晶顯示器也有體積小，重量輕的優(yōu)點。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。液晶顯示器目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、以顯示出圖形。