基于單片機(jī)STC89C52控制的智能小車(chē)

1、基于單片機(jī)STC89C52控制的智能小車(chē)摘要：該畢業(yè)設(shè)計(jì)是采用無(wú)線遙控基于單片機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)無(wú)線遙控器的某個(gè)按鍵按下時(shí)，無(wú)線發(fā)射器將按鍵信號(hào)以編碼的形式在315MHz勺頻率上發(fā)射出去，無(wú)線接收器接收并放大發(fā)射信號(hào)同時(shí)解調(diào)出TTL電平信號(hào)送至單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)通過(guò)比較和識(shí)別接收來(lái)的無(wú)線遙控編碼便可執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能，從而實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的基本功能和伴隨音樂(lè)演奏而閃爍的LED的開(kāi)啟與關(guān)閉的功能。止匕外，我加入了溫度傳感器與時(shí)鐘芯片，讓它們?cè)谝壕э@示器上顯示其室溫和時(shí)間，并用按鈕進(jìn)行時(shí)間的調(diào)控。由于無(wú)線遙控模塊是四路單向鎖存模塊，只能單線實(shí)現(xiàn)四個(gè)功能，所以發(fā)射模塊的控制按

2、鍵不夠，根據(jù)需要，我僅僅用無(wú)線模塊控制小車(chē)的前進(jìn)和后退，停止，其它的采用按鍵調(diào)試，用按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)/后退/左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)/音樂(lè)/時(shí)間調(diào)控等功能。關(guān)鍵詞：無(wú)線模塊；液晶顯示模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；音樂(lè)；智能小車(chē)引言31 整體方案設(shè)計(jì)4整體方案設(shè)計(jì)的思路4整體方案的流程圖42 避障遙控小車(chē)系統(tǒng)概況4SC2272s線遙控模塊原理4驅(qū)動(dòng)原理的簡(jiǎn)介6直流電機(jī)簡(jiǎn)介93 模塊方案比較與論證12車(chē)體設(shè)計(jì)12電機(jī)模塊的選擇12電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇12控制器模塊的選擇134 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)14無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)14直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊155 軟件的簡(jiǎn)單介紹16KEIL的簡(jiǎn)介16PROTUE的簡(jiǎn)介16STC_ISP_V48

3、0勺簡(jiǎn)介17參考文獻(xiàn)18附錄一：實(shí)物圖19附錄三：總程序22引言隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化和自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越普及，也廣泛應(yīng)用于機(jī)器人玩具制造領(lǐng)域，使智能機(jī)器人越來(lái)越多樣化。智能機(jī)器人是一個(gè)多種高新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。而隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，智能設(shè)備的不斷出現(xiàn)，紅外傳感器、無(wú)線遙控的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛。無(wú)線遙控器由于控制距離遠(yuǎn)，抗干擾性強(qiáng)，已越來(lái)越多的出現(xiàn)在生活的各個(gè)方面。本文使用了一款通用的無(wú)線遙控電路以及四路紅外傳感器，基于STC89C51乍為控制核心，采用專(zhuān)用編碼解碼電路，由于其體積小、功能強(qiáng)大，因此

4、可非常方便的移植到遙控小車(chē)上，實(shí)現(xiàn)小車(chē)在前行中自動(dòng)繞開(kāi)障礙物，并用遙控器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能。1整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)的思路利用紅外線傳感器發(fā)射和接收信號(hào)模塊來(lái)控制單片機(jī)，讓單片機(jī)翻譯傳輸指令，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。具體的過(guò)程如下：四路紅外傳感器，每一路發(fā)射一個(gè)信號(hào)，檢測(cè)接收到的信號(hào)，若出現(xiàn)高電平，則說(shuō)明該方向前方有障礙物，則單片機(jī)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)繞開(kāi)障礙物繼續(xù)前行。同時(shí)還增加一個(gè)無(wú)線發(fā)射和無(wú)線接收模塊控制單片機(jī)，讓單片機(jī)翻譯傳輸指令，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)出指令，無(wú)線接收模塊接收信號(hào)后，傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)翻譯接收到信號(hào)后，傳輸給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)

5、動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)讓小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。整體方案的流程圖基于單片機(jī)STC89C52I體設(shè)計(jì)的智能小車(chē)，根據(jù)原來(lái)設(shè)計(jì)的思路上畫(huà)出了相對(duì)應(yīng)的流程路，由于是整體結(jié)構(gòu)圖，就只是畫(huà)出了大致的結(jié)構(gòu)流程，而細(xì)節(jié)將在后面做出介紹。圖1整體方案的流程圖2避障遙控小車(chē)系統(tǒng)概況SC2272無(wú)線遙控模塊原理SC2272的簡(jiǎn)介超再生帶解碼四路遙控接收模塊可以和發(fā)射器組成四路無(wú)線發(fā)射接收電路。該模塊廣泛適用于廣大電子愛(ài)好者對(duì)家庭、工業(yè)遙控類(lèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，可很好的作為單片機(jī)的信號(hào)輸入源，特別適合大中院校學(xué)生電子電路設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的遙控電路部分。接收模塊有自鎖、非鎖、互鎖三種型號(hào)，說(shuō)明如下：非鎖型輸出又

6、稱(chēng)點(diǎn)動(dòng)輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類(lèi)似點(diǎn)動(dòng)的控制，有遙控信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)腳是高電平，遙控信號(hào)消失時(shí)數(shù)據(jù)腳立即恢復(fù)為低電平，適用于如電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)門(mén)鎖、與單片機(jī)對(duì)接等只需要一個(gè)高電平的電路等電路等。自鎖型輸出的數(shù)據(jù)腳能實(shí)現(xiàn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)工作邏輯，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。自鎖型四路相互獨(dú)立互不影響，可同時(shí)遙控四路，如燈具的控制等?；ユi型輸出就是任意一路收到信號(hào)則該路就能一直保持對(duì)應(yīng)的高電平狀態(tài)，接收到任意其它路的數(shù)據(jù)則恢復(fù)到原始狀態(tài)，四路互鎖只能有一路接通，實(shí)際應(yīng)用如電風(fēng)扇檔位開(kāi)關(guān)電路等。本次設(shè)計(jì)采用的接收板主要參數(shù)工作頻

7、率：315M工作電壓：DC5V工作電流：3mA工作原理：超再生調(diào)制方式：ASK編碼芯片：SC2272(PT2272PT2294,芯片兼容靈敏度：優(yōu)于-105dBm(50Q)輸出信號(hào)：非鎖(M遙控距離：2050米以上(開(kāi)闊地)接收模塊的七根弓I腳分別為D3D2、D1、D0GNDVTVCC其中VCC為DC5Vl勺供電端，GNM接地端，VT端為解碼有效輸出端，只要發(fā)射器的數(shù)據(jù)碼有輸出，VT都能同步輸出高電平；D3D2、D1、D0是2262解碼芯片的四位數(shù)據(jù)輸出端，有信號(hào)時(shí)能輸出5V左右的高電平，驅(qū)動(dòng)電流約2mA與發(fā)射器的四位數(shù)據(jù)碼輸出一一對(duì)應(yīng)。接收模塊不焊天線也能接收信號(hào)，為提高接收靈敏度，可以用一

8、根長(zhǎng)度約為23厘米的軟導(dǎo)線直接焊接到天線孔處，圖中RC所指的是振蕩電阻，接收模塊和發(fā)射器的震蕩電阻需要匹配才能工作，接收模塊用的是270K或者820K電阻，可以分別和或者振蕩電阻的發(fā)射器配套使用。發(fā)射器可以用固定碼四鍵遙控器或者帶編碼四路發(fā)射模塊。原理圖圖2固定編碼接收模塊原理圖驅(qū)動(dòng)原理的簡(jiǎn)介驅(qū)動(dòng)模塊的核心實(shí)際上是H橋驅(qū)動(dòng)電路組成的L298芯片。H橋驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部原理解析如下圖5中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠（注意：圖5及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)

9、有畫(huà)出來(lái)）。如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。圖3H橋驅(qū)動(dòng)電路要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖6所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周?chē)募^指示為順時(shí)針?lè)较颍?。圖4H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖7所示為另一對(duì)三極管Q2和Q3導(dǎo)通的

10、情況，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周?chē)募^表示為逆時(shí)針?lè)较颍?。圖5H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2.2.2 使能控制和方向邏輯驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過(guò)兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí)，電路中除了三極管外沒(méi)有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管。基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開(kāi)關(guān)。圖8所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路，它在基本H橋電路的基礎(chǔ)上增加了4個(gè)與門(mén)和2

11、個(gè)非門(mén)。4個(gè)與門(mén)同一個(gè)“使能”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開(kāi)關(guān)。而2個(gè)非門(mén)通過(guò)提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在H橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。（與本節(jié)前面的示意圖一樣，圖8所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門(mén)和三極管直接連接是不能正常工作的。）圖6具有使能控制和方向邏輯的H橋電路采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果DIRL信號(hào)為0,DIRR信號(hào)為1,并且使能信號(hào)是1,那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)（如圖所示）；如果DIRL信號(hào)變?yōu)?,而DIRR信號(hào)變?yōu)?,那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向流過(guò)電機(jī)。

12、圖7使能信號(hào)與方向信號(hào)的使用實(shí)際使用的時(shí)候，用分立元件制作H橋是很麻煩的，好在現(xiàn)在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機(jī)和控制信號(hào)就可以使用了，在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。比如常用的L293DL298NTA7257RSN754410等。2.2.3 恒壓恒流橋式2A驅(qū)動(dòng)芯片L298NL298是SGS2司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳Multiwatt封裝的L298NJ,內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V,可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的

13、IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSSVSS可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+2.546V。輸出電流可達(dá)2.5A,可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1OUT2ffiOUT3OUT心間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5,7,10,12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnAEnB連接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表1是L298N功能邏輯圖。In3,In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)

14、電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低,電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。等。圖8單片機(jī)利用L298控制電機(jī)的原理圖15腳是輸出電流反饋引腳，其它與L298相同。在通常使用中這兩個(gè)引腳也可以直接接地。上圖是其與51單片機(jī)連接的電路圖直流電機(jī)簡(jiǎn)介直流電機(jī)的應(yīng)用動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)電機(jī)，是使機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，直流電機(jī)把直流電能變?yōu)闄C(jī)械能。作為機(jī)電執(zhí)行元部件，直流電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)閉合的主磁路。主磁通在主磁路中流動(dòng)，同時(shí)與兩個(gè)電路交聯(lián)，其中一個(gè)電路是用以產(chǎn)生磁通的，稱(chēng)為激磁電路；另一個(gè)電路是用來(lái)傳遞功率的，稱(chēng)為功率回路或電驅(qū)回路。現(xiàn)行的直流電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)電驅(qū)式，也就是說(shuō)，激

15、磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶換向單元的電驅(qū)繞組和電驅(qū)鐵芯結(jié)合構(gòu)成直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子。直流電機(jī)有以下4方面的優(yōu)點(diǎn)：1) 調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)節(jié)。2) 過(guò)載、啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。3) 易于控制，可靠性高。4) 調(diào)速時(shí)的能量損耗較小。所以，在調(diào)速要求高的場(chǎng)所，如軋鋼機(jī)、輪船推進(jìn)器、電機(jī)、電氣鐵道牽引、高爐送料、造紙、紡織、拖動(dòng)、吊車(chē)、挖掘機(jī)械、卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)等方面，直流電機(jī)均得到廣泛的應(yīng)用。2.3.2 直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)工作原理：當(dāng)電刷A,B接在電壓為U的直流電源上時(shí)，若電刷A是正電位，B是負(fù)電位，在N極范圍內(nèi)的導(dǎo)體ab中的電流是從a流向b,在S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體cd中的電流是從c流

16、向d。載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到電磁力的作用，因此ab與cd兩導(dǎo)體都受到電磁力的作用。根據(jù)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體中的電流方向，利用電機(jī)左手定則判斷，ab邊受力的方向是向左的，而cd邊則是向右的。由于磁場(chǎng)是均勻的，導(dǎo)體中流過(guò)的又是相同的電流，所以ab邊和cd邊所受電磁力的大小相等。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時(shí)，線圈中的電流等于零，電磁力等于零，但是由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)過(guò)半周之后，雖然ab與cd的位置調(diào)換了，ab邊轉(zhuǎn)到S極范圍內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)到N極范圍內(nèi)，但是由于換向片和電刷的作用，轉(zhuǎn)到N極下的cd邊中電流方向也變了，是從d流向c,在s極下的ab邊中的

17、電流則是從b流向a。因此電磁力的方向仍然不變，線圈仍然受力按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)?？梢?jiàn)，分別處在N,S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中電流方向總是不變的，因此線圈兩個(gè)邊的受力方向也不變，這樣線圈就可以按照受力方向不停地旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪或皮帶等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，便可以帶動(dòng)其他機(jī)械工作。從以上分析可以看到，要使線圈按照一定的方向旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問(wèn)題是當(dāng)導(dǎo)體從一個(gè)磁極范圍轉(zhuǎn)到另一個(gè)異性磁極范圍時(shí)（也就是導(dǎo)體經(jīng)過(guò)中性面后），導(dǎo)體中電流的方向也要同時(shí)改變，換向器和電刷就是完成這一任務(wù)的裝置。在直流電機(jī)中，換向器和電刷把輸入的直流電變?yōu)榫€圈中的交流電?？梢?jiàn)，換向器和電刷是直流電機(jī)中不可缺少的關(guān)鍵部件。當(dāng)然，在實(shí)際的直流電機(jī)中，不只有一個(gè)線圈

18、，而是有許多線圈牢固地嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，當(dāng)導(dǎo)體中通過(guò)電流在磁場(chǎng)中因受力而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是直流電機(jī)的基本工作原理。2.3.3 直流電機(jī)的參數(shù)轉(zhuǎn)矩-電機(jī)得以旋轉(zhuǎn)的力矩，單位為kg?m或N?m轉(zhuǎn)矩系數(shù)-電機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電驅(qū)電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小。摩擦轉(zhuǎn)矩-電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉(zhuǎn)矩?fù)p失。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩-電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。轉(zhuǎn)速-電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，工程單位為r/min,即轉(zhuǎn)每分。在國(guó)際單位制中為rad/s,即弧度每秒。電樞電阻-電樞內(nèi)部的電阻，在有刷電機(jī)里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電阻中流過(guò)電流時(shí)會(huì)發(fā)熱，因此總希望電樞電阻盡量小。電樞

19、電感-因?yàn)殡姌欣@組由金屬線圈構(gòu)成，必然存在電感，從改善電機(jī)運(yùn)行性能的角度來(lái)說(shuō)，電樞電感越小越好。電氣時(shí)間常數(shù)-電樞電流從零開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定值的寸所經(jīng)歷的時(shí)間。測(cè)定電氣時(shí)間常數(shù)時(shí)，電機(jī)應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)電壓。工程上，常常利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電樞電阻Ra電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke和轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt求出機(jī)械時(shí)間常數(shù)：1-1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量-具有質(zhì)量的物體維持其固有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)。反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)-電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)，也稱(chēng)發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。功率密度-電機(jī)每單位質(zhì)量所能獲得的輸出功率值。功率密度越大，電機(jī)的有效材料的利用率就越圖0轉(zhuǎn)子-rot

20、or；定子-stator；電樞-armature；ISM-excitation。3模塊方案比較與論證1.1 車(chē)體設(shè)計(jì)方案1:自己制作電動(dòng)車(chē)。一般的說(shuō)來(lái)，自己制作的車(chē)體比較粗糙，平衡感不好，車(chē)身重量以及車(chē)體比例都要有精確的測(cè)量，而且也要控制好小車(chē)行駛的輪胎與齒輪的力矩及角度的結(jié)合，這些都比較難實(shí)現(xiàn)。方案2:購(gòu)買(mǎi)玩具電動(dòng)車(chē)。購(gòu)買(mǎi)的玩具電動(dòng)車(chē)具有組裝完整的車(chē)架車(chē)輪。玩具電動(dòng)車(chē)具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車(chē)由于裝配緊湊，使得各種所需電路的安裝十分方便，看起來(lái)也比較美觀。其次，玩具電動(dòng)車(chē)是依靠電機(jī)與相關(guān)齒輪一起驅(qū)動(dòng)，能適應(yīng)題目中小車(chē)準(zhǔn)確前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎的要求，但是這種電動(dòng)車(chē)一般都價(jià)格較貴?；谝陨戏?/p>

21、析，我們綜合了方案一和方案二，還是選擇了方案一，因?yàn)橘?gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的小車(chē)不但價(jià)格較昂貴，而且它的功能固定，于是我們購(gòu)買(mǎi)了兩個(gè)軸承和兩個(gè)直流電機(jī)（帶減速機(jī)構(gòu)），再自己組裝完成了智能小車(chē)的車(chē)底。1.2 電機(jī)模塊的選擇方案1:采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。方案2:直流電機(jī)：直流電機(jī)的控制方法比較簡(jiǎn)單，只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也

22、可采用PWMI速方法。PWMI速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式，通過(guò)改變方波的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但是我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)的小車(chē)只要實(shí)現(xiàn)避障和無(wú)線控制，對(duì)小車(chē)的速度沒(méi)有太大的要求，所以我們購(gòu)買(mǎi)的是帶減速裝置的直流電機(jī)。基于以上分析，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇方案1:采用SM6135WL機(jī)遙控驅(qū)動(dòng)模塊。SM6135Wb專(zhuān)為遙控車(chē)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路。能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、向右、向左、加速五個(gè)功能，芯片自建穩(wěn)壓模塊，但是其采用的是編碼輸入控制，而不是電平控制，這樣在程序中實(shí)現(xiàn)比較麻煩，而且該電機(jī)模塊價(jià)格比較高。方案2:采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L29

23、8NL298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時(shí)在依照上表，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。表1是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。表L298N的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系ENA(B)IN1(IN3)IN2(IN4)HHL止轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN2(IN4)快速停止LXX停止基于以上分析，我們選擇了方案二，用L298N來(lái)作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。1.4 控制器模塊的選擇方案1:采用凌陽(yáng)的SPCE0

24、61A、板作為主控制芯片，而且可以采用凌陽(yáng)的小車(chē)模塊，可以很快的完成其基本功能，當(dāng)是用該小板存在一定的局限性，較難擴(kuò)展功能，而且各個(gè)模塊的拼湊，沒(méi)有比集成在一塊板的穩(wěn)定性高。方案2:采用STC89C5蚱為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間，可以方便的在線ISP下載燒寫(xiě)程序，能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要，該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷，對(duì)于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠，采用該芯片可以比較靈活的選擇各個(gè)模塊控制芯片，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出時(shí)間，有很好的實(shí)時(shí)性?；谝陨戏治觯覀冞x擇了方案二，用STC89C52乍為電機(jī)的主控制芯片。4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)20無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)無(wú)線模塊的仿真圖圖9無(wú)線模塊的仿真圖無(wú)線模塊的流程圖無(wú)

25、線模塊可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，但有效距離不能超過(guò)十米，不然效果很差。由于買(mǎi)的是鎖存的四線路，只能單程的實(shí)現(xiàn)四種狀態(tài)的控制，根據(jù)需要已經(jīng)分為以下的四種模式，如下圖所示圖10無(wú)線模塊的流程圖4.2直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊4.2.1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的仿真圖圖11直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的仿真圖直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的流程圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的核心是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片及電機(jī)，電機(jī)選擇了直流電機(jī)，這樣可以方便控制，而電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片L298可以同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)，其中芯片中連接單片機(jī)的5引腳和7引腳用于控制直流電機(jī)1,而芯片中的10引腳和12引腳用于控制直流電機(jī)2.電機(jī)1接的是小車(chē)的左輪，電機(jī)2接的是小車(chē)的右輪，當(dāng)兩個(gè)電機(jī)一起正向轉(zhuǎn)動(dòng)

26、時(shí)，小車(chē)前進(jìn)；當(dāng)兩個(gè)電機(jī)一起反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小車(chē)后退；當(dāng)電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2反轉(zhuǎn)時(shí)，小車(chē)右轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2正轉(zhuǎn)時(shí)，小車(chē)左轉(zhuǎn)。圖12直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的流程圖5 軟件的簡(jiǎn)單介紹在這次的設(shè)計(jì)中，主要用到了keil,protues和STC_ISP等軟件keil的簡(jiǎn)介KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98NTWIN2000WINXP?操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)