PAGEPAGE2畢業(yè)論文電動(dòng)智能車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系別電氣工程系專業(yè)xxxxxxxxxxxx班級(jí)機(jī)電3092姓名xxxxzz學(xué)號(hào)xxxxxxxxxx2010～2011學(xué)年第1學(xué)期指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)等級(jí)簽名日期摘要本課題組設(shè)計(jì)制作了一款具有智能判斷功能的小車，功能強(qiáng)大。小車具有以下幾個(gè)功能：自動(dòng)避障功能；尋跡功能（按路面的黑色軌道行駛）；趨光功能（尋找前方的點(diǎn)光源并行駛到位）；檢測(cè)路面所放置的鐵片的個(gè)數(shù)的功能；計(jì)算并顯示所走的路程和行走的時(shí)間，并可發(fā)聲發(fā)光。作品可以作為高級(jí)智能玩具，也可以作為大學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式控制的強(qiáng)有力的應(yīng)用實(shí)例。作品以兩電動(dòng)機(jī)為主驅(qū)動(dòng)，通過各類傳感器件來采集各類信息，送入主控單元AT89S52單片機(jī)，處理數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)動(dòng)作，以達(dá)到自身控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)集成芯片L293D。其中避障采用紅外線收發(fā)來完成；鐵片檢測(cè)部分采用電感式接近開關(guān)LJ18A3-8-Z/BX檢測(cè)；黑帶檢測(cè)采用紅外線接收二極管完成；趨光部分通過3路光敏二極管對(duì)光源信號(hào)的采集，再經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)處理判別方向。由控制單元處理數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人控制即可完成一系列動(dòng)作，相當(dāng)于簡(jiǎn)易機(jī)器人。關(guān)鍵字：智能控制、蔽障、紅外線收發(fā)、尋跡行駛、趨光行駛目錄目錄 4第一章．序言 51.1智能技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 51.2智能技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 61.3研究課題目標(biāo) 6第二章．硬件設(shè)計(jì) 72.1小車控制單元的選擇 72.2電機(jī)的選擇 72.3小車的選擇 72.4電源的選擇 8第三章．方案論證與比較 93.1總體方案論證與比較 93.2模擬電路設(shè)計(jì)與比較 10第四章．硬件設(shè)計(jì) 184.1單片機(jī)最小系統(tǒng)組成 184.2臂障原理 184.3黑帶檢測(cè)原理 184.4計(jì)程原理 18第五章．系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 19第六章．調(diào)試及性能分析 23第七章．系統(tǒng)功能測(cè)試 247.1測(cè)試儀器清單 247.2功能測(cè)試 24第八章．結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27第一章．序言隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)、DVD、洗衣機(jī)、汽車等消費(fèi)類產(chǎn)品越來越呈現(xiàn)光機(jī)電一體化、智能化、小型化等趨勢(shì)。各種智能化小車在市場(chǎng)玩具中也占一個(gè)很大的比例。根據(jù)美國(guó)玩具協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì),近年來全球玩具銷量增幅與全球平均GDP增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市場(chǎng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大變化:傳統(tǒng)玩具的市場(chǎng)比重正在逐步縮水,高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。美國(guó)玩具市場(chǎng)的高科技電子玩具的年銷售額2004年較2003年增長(zhǎng)52%,而傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長(zhǎng)3%。英國(guó)玩具零售商協(xié)會(huì)選出的2001圣誕最受歡迎的十大玩具中,有七款玩具配有電子元件。從這些數(shù)字可以看出,高科技含量的電子互動(dòng)式玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流。因此，遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而且有很高的市場(chǎng)價(jià)值的。智能小車，也稱輪式機(jī)器人，是一種以汽車電子為背景,涵蓋控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科的科技創(chuàng)意性設(shè)計(jì)，一般主要由路徑識(shí)別、速度采集、角度控制及車速控制等模塊組成。本次課題準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崟r(shí)采集傳感器信號(hào)、智能分析外部環(huán)境以及路徑信息、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)方向控制等功能的智能小車。1.1智能技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀在80年代中期，設(shè)計(jì)和制造機(jī)器人的浪潮已席卷全球，世界上一些著名的公司開始研制移動(dòng)機(jī)器人（此時(shí)的移動(dòng)機(jī)器人的主要用作大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及研究機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)），并促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)器人學(xué)多種研究方向的出現(xiàn)。90年代以來，以研制高水平的環(huán)境信息傳感器和信息處理技術(shù)、高適應(yīng)性的移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)和真實(shí)環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)為標(biāo)志，開展了移動(dòng)機(jī)器人的更高層次的研究。現(xiàn)在機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣，種類也越來越多，但大體上可分為輪式機(jī)器人和足式機(jī)器人。智能小車就是輪式機(jī)器人中的一種，雖然是最基本的機(jī)器人雛形，但其中已包含了大部分功能，綜合國(guó)內(nèi)外專家解釋，可普遍認(rèn)為機(jī)器人一般是具有如下功能的機(jī)器：（1）動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能；（2）有通用性，工作種類多樣，動(dòng)作程序靈活易變；（3）有一定程度的智能，如記憶、感知、推測(cè)、決策和學(xué)習(xí)等；（4）有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作時(shí)不依賴于人的操縱。1.2智能技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)如今知識(shí)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)電一體化和工業(yè)一體化等許多領(lǐng)域都在討論智能系統(tǒng)，人們要求系統(tǒng)變得越來越智能化。顯然傳統(tǒng)的控制觀念是無(wú)法滿足人們的需求，而智能控制能與這些傳統(tǒng)的控制有機(jī)的結(jié)合起來取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高整體的優(yōu)勢(shì)更好的滿足人們的需求。隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時(shí)代。機(jī)器人領(lǐng)域近幾年有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：（1）性價(jià)比逐步提高，性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單價(jià)不斷下降。（2）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。同時(shí)，器件集成度提高。從而，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維護(hù)性。（3）傳感器的作用日益重要，除傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、聲覺、力覺、觸覺等多種傳感器的融合技術(shù)已用來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操作機(jī)器人。（5）當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室走入實(shí)用化階段。1.3研究課題目標(biāo)電動(dòng)智能小車要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡功能、避障功能和金屬探測(cè)功能就必須要感知導(dǎo)引線、障礙物和金屬物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。故對(duì)機(jī)器人的研究已成為必要。智能循跡和避障是基于紅外傳感器實(shí)現(xiàn)小車尋找黑線并檢測(cè)障礙物，利用接近開關(guān)探測(cè)金屬物并用電磁鐵將金屬撿起。第二章．硬件設(shè)計(jì)2.1小車控制單元的選擇此部分是整個(gè)小車的大腦，是整個(gè)小車運(yùn)行的核心部件，起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常選用單片機(jī)作為小車的核心控制單元。方案一：采用MCS-51系列單片機(jī)。傳統(tǒng)的51單片機(jī)具有價(jià)格低廉,使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但其運(yùn)算速度低，功能單一，RAM、ROM空間小等缺點(diǎn)。方案二：采用AT89S52單片機(jī)作為控制模塊。AT89S52具有豐富的資源：RAM，ROM空間大、指令周期短、低功耗、低電壓、可編程音頻處理，易于編寫和調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)極大地提高了開發(fā)效率。鑒于AT89S52的以上優(yōu)點(diǎn)，采用方案二。2.2電機(jī)的選擇方案一：用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)可以精確地控制角度和距離。步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。并且它的體積大，價(jià)格高，質(zhì)量大，。用步進(jìn)電機(jī)的編程復(fù)雜，增加了編程的難度。方案二：采用直流電機(jī)。直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，精度有一定的保證。直流電機(jī)控制的精確度雖然沒有步進(jìn)電機(jī)那樣高，但完全可以滿足本題目的要求。方案二能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。2.3小車的選擇由于市場(chǎng)賣的小車多為玩具車，車體大，靈活性差，即使改裝仍難以達(dá)到要求；所以，小車車體為自制的小車，小車采用后輪驅(qū)動(dòng)，兩輪各用一個(gè)直流電機(jī)執(zhí)行，前輪為一萬(wàn)向輪。后輪驅(qū)動(dòng)采用兩級(jí)減速(減速箱為洗衣機(jī)上的定時(shí)器改裝而成)；底盤為上等的試驗(yàn)板，以防止小車變型；所有的控制電路以及傳感器模塊均是由銅柱作支撐由排線連接在一起的，最后在優(yōu)化固定在小車上。

為了能精確測(cè)定黑線位置并確定小車行走的方向，需要同時(shí)在底盤裝設(shè)3個(gè)紅外探測(cè)頭，紅外探頭的具體位置如圖2.1所示。傳感器1傳感器1傳感器2傳感器3電磁鐵鐵片檢測(cè)傳感器圖圖2.1小車底部傳感器分布為達(dá)到要求，鐵片檢測(cè)傳感器以及電磁鐵都安裝在小車底部，如圖1.1所示。2.4電源的選擇方案一：所有器件采用單一電源（6節(jié)M電池）。這樣供電比較簡(jiǎn)單；但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，而且PWM驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)較大，會(huì)造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電，缺點(diǎn)十分明顯。方案二：雙電源供電。將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)以及其周邊電路電源完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)。這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性更為重要，故擬采用方案二經(jīng)過一番仔細(xì)的論證與比較，決定硬件設(shè)計(jì)的最終方案：（1）小車控制單元采用AT89S52單片機(jī)。（2）電動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)。（3）小車自制。（4）電源使用雙電源供電（6節(jié)M電池+1節(jié)9V方形電池）。第三章．方案論證與比較3.1總體方案論證與比較方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，黑帶檢測(cè)信號(hào)，鐵片檢測(cè)信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理比較困難。方案二：采用ATM89S52單片機(jī)來作為整機(jī)的控制單元。紅外線探頭采用市面上通用的發(fā)射管與及接收頭，經(jīng)過單片機(jī)調(diào)制后發(fā)射。鐵片檢測(cè)采用電感式接近開關(guān)LJ18A3-8-Z/BX檢測(cè)，黑帶采用光敏三極管對(duì)光源信號(hào)采集，信號(hào)送到單片機(jī)系統(tǒng)處理。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來實(shí)現(xiàn)。方案二的基本原理如3.1圖所示。AT89S52單片機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射紅外接受聲光控制鐵片檢測(cè)拾起/放下鐵片液晶顯示黑帶檢測(cè)計(jì)時(shí)（中斷）圖3.1智能車運(yùn)行基本原理圖框圖避障部分采用紅外線發(fā)射和接受原理；鐵片檢測(cè)采用電感式接近開關(guān)J12A3-4-Z/BX檢測(cè)，產(chǎn)生的高低電平信號(hào)經(jīng)過處理后，完成相應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目；撿鐵片是利用電磁鐵來完成的；使單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)聲；黑帶尋跡依靠安裝在車底部三對(duì)光敏三極管和發(fā)射管來對(duì)地面紅外光感應(yīng)；記時(shí)由T0中斷實(shí)現(xiàn)；顯示采用1602液晶屏。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)。3.2模塊電路設(shè)計(jì)與比較（1）避障方案選擇方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)障礙物的判斷。方案二：采用紅外線避障，利用單片機(jī)來產(chǎn)生38KHz信號(hào)對(duì)紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時(shí)候反射回來，紅外線接收管對(duì)反射回來信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出TTL電平。外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也比較便宜，故采用方案二。紅外線發(fā)射接受電路原理圖如圖3.2所示。采用紅外線避障方法，利用一管發(fā)射另一管接收，接收管對(duì)外界紅外線的接收有無(wú)來判斷障礙物，由于紅外線受外界可見光的影響較大，因此用38KHz調(diào)制信號(hào)，這樣減少外界的一些干擾。接收管輸出TTL電平，有利于單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理。利用555振蕩器產(chǎn)生38KHz信號(hào)對(duì)紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射距離遠(yuǎn)近由RW調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)為10CM左右。發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時(shí)候反射回來，紅外線接收管對(duì)反射回來信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出TTL電平。利用單片機(jī)系統(tǒng)，在有遇障礙物時(shí)控制電機(jī)并使小車轉(zhuǎn)彎。由于只采用了五組紅外線收發(fā)對(duì)管，在避障轉(zhuǎn)彎方向上，程序采用查詢方式，小車能正確判斷左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)。外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，性價(jià)比高。調(diào)試時(shí)主要是調(diào)制發(fā)射頻率為接收頭能接收的頻率。發(fā)射信號(hào)強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)，由可調(diào)精密電阻調(diào)節(jié)。HS0038HS0038P2口132+5VQ12N5401D1LEDR138K信號(hào)RV11k+5V圖3.2

紅外線發(fā)射接受電路（2）檢測(cè)鐵片方案選擇方案一：采用電渦流原理自制的傳感器，取才方便，但難以調(diào)試，輸出信號(hào)也不可靠，成功率比較低，難以準(zhǔn)確輸出傳感信息。方案二：采用市面易購(gòu)的電感式接近開關(guān)，本系統(tǒng)采用市面比較通用LJ18A3-8-Z/BX來完成鐵片檢測(cè)的任務(wù)。雖然電感式接近開關(guān)占的體積大，對(duì)本系統(tǒng)是可以接受，且輸出信號(hào)較可靠，穩(wěn)定性好，受外界的干擾小，故采用方案二。D1D1D2D3D4D5Q38550Q49012Q19012CF接近開關(guān)電磁鐵P3.6P3.7P3.4P2.7+5V+5V圖3.3

檢測(cè)鐵片電路原理圖（3）撿鐵片方案選擇方案一：采用機(jī)械手臂此方法可靠性高，但控制要求精度高，價(jià)格較高，一般不被采用。方案二：采用電磁鐵控制簡(jiǎn)單，使用靈活，能夠完成任務(wù)。所以此處選用方案二，如圖3.3所示。（4）黑帶檢測(cè)方案選擇方案一：采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差。方案二：利用紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，紅外線二極管進(jìn)行接收。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對(duì)接收信號(hào)的影響較小，再用電壓比較器對(duì)信號(hào)整形。本方案也易于實(shí)現(xiàn)，比較可靠，因此采用方案二。黑帶檢測(cè)電路圖如圖3.4所示。輸出信號(hào)進(jìn)入LM324進(jìn)行電壓比較，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)TTL電平。穩(wěn)定性能得到提升。當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對(duì)管遇到黑帶時(shí)輸入電平為高電平，反之為低電平。結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車往哪個(gè)方向行走。電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境光中能夠?qū)ほE。由于接收對(duì)管裝在車底，發(fā)射距離的遠(yuǎn)近較難控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，發(fā)現(xiàn)靈敏度總是不盡人意，最后采用在對(duì)管上套一塑料管，屏蔽外界光的影響，靈敏度大幅提升。再是轉(zhuǎn)彎的時(shí)間延遲短長(zhǎng)控制。3321411U1:ALM324+5vR156RR210KP2.4~P2.610KD150K5K圖3.4黑帶檢測(cè)電路圖（5）智能車驅(qū)動(dòng)電路方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴，且可能存在干擾。更主要的問題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻比較小，但電流很大，分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開與關(guān)進(jìn)行控制，通過控制開關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，易損壞，壽命較短，可靠性不高。方案三：采用市面易購(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L293D，該芯片是利用TTL電平進(jìn)行控制，對(duì)電機(jī)的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作，很方便單片機(jī)的操作，亦能滿足直流減速電機(jī)的要求。智能車驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)如圖3.5所示。圖3.5智能車驅(qū)動(dòng)電路小車電機(jī)為直流減速電機(jī)，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的產(chǎn)品。為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用來接收DTL或者TTL邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載(比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá))，和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。其額定工作電流為1A，最大可達(dá)1.5A，Vss電壓最小4.5V，最大可達(dá)36V；Vs電壓最大值也是36V，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，Vs電壓應(yīng)該比Vss電壓高，否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。表3.1是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。表3.1

引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系電機(jī)運(yùn)行情況ENA（B）IN1（IN3）IN2（IN4）正轉(zhuǎn)HFL反轉(zhuǎn)HLH快速停止H同IN2（IN4）同IN1（IN3）停止LXXL293D可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過單片機(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。此外，由于本系統(tǒng)所采用的小車是由個(gè)人制作的，所選用的后輪驅(qū)動(dòng)的兩電機(jī)性能不一致，所以要對(duì)其中一個(gè)輪進(jìn)行PWM控制，以便使兩輪性能一致。（PWM調(diào)速的基本原理和思想即使通過反復(fù)循環(huán)改變ON/OFF的時(shí)間分配。但機(jī)器人無(wú)法借助循環(huán)處理實(shí)現(xiàn)PWM，需要通過中斷處理方式實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)注意，PWM的頻率即時(shí)達(dá)到數(shù)十千赫茲也能滿足平滑控制的要求，當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)很大的弊端，就是中斷次數(shù)過多，導(dǎo)致CPU大部分時(shí)間都在處理中斷，實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制不能很快的響應(yīng)和處理。所以本設(shè)計(jì)靠的是555定時(shí)器產(chǎn)生PWM的頻率。適當(dāng)?shù)馗淖?55定時(shí)器的振蕩值以便得到最佳的效果。）（6）顯示部分方案一：采用LED七段數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，占用單片機(jī)資源較多，不容易調(diào)試。方案二：采用LCD顯示，用單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)，容易驅(qū)動(dòng)，故采用LCD顯示。顯示電路如圖3.6所示。DD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1P0口P3.0P3.1P3.2+5V1k+5V圖3.6顯示電路（7）聲音提示方案一：采用單片機(jī)產(chǎn)生不同的頻率信號(hào)來完成聲音提示，此方案能完成聲音提示功能，給人以提示的可懂性比較差，但在一定程度上能滿足要求，而且易于實(shí)現(xiàn)，成本也不高，我們出自經(jīng)費(fèi)方面考慮，采用方案一。方案二：采用DS1420可分段錄放音模塊，能夠給人以直觀的提示，但DS1420錄放音模塊價(jià)格比較高，也可以采用此方案來處理，但方案二性價(jià)比不如方案一。（8）尋找光源方案方案一：在小車前面裝上幾個(gè)光電開關(guān)，通過不同方向射來的光使光電開關(guān)工作，從而對(duì)小車行駛方向進(jìn)行控制，根據(jù)光電開關(guān)特性，只有當(dāng)光達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能夠?qū)ǎ虼藥в幸欢ǖ木窒扌?。方案二：在小車前面裝上參數(shù)一致的光敏二極管或者光敏電阻，再通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)，單片機(jī)再對(duì)讀入的幾路數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、比較，然后發(fā)出命令對(duì)外圍進(jìn)操作。對(duì)方案一、二進(jìn)行比較，方案二硬件稍為復(fù)雜，但能夠?qū)Σ煌瑥?qiáng)度的光進(jìn)行采集以及比較，操作靈活，所以采用方案二。圖3.7計(jì)量路程示意圖（9）計(jì)量路程方案方案一：利用紅外線對(duì)射方式，在小車的車輪開一些透光孔來計(jì)量車輪轉(zhuǎn)過圈數(shù)，從而間接地測(cè)量路程。方案二：利用霍爾元件來對(duì)轉(zhuǎn)過的車輪圈數(shù)來計(jì)程，在車輪子上裝小磁片，霍爾元件靠近磁片一次計(jì)程為車輪周長(zhǎng)。此方案?jìng)鞲械男盘?hào)強(qiáng)，電路簡(jiǎn)單，但精度不高。如果想達(dá)到一定的計(jì)量精度，用霍爾傳感元件比較難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谲囕喩涎b一定量的小磁片會(huì)相互影響，而利用紅外線對(duì)射方式不會(huì)影響各自的脈沖，可達(dá)到厘米的精度，因此采用方案一來實(shí)現(xiàn)。計(jì)量路程示意圖見圖3.7。通過計(jì)算車輪的轉(zhuǎn)數(shù)間接測(cè)量距離，利用了霍爾元件感應(yīng)磁塊產(chǎn)生脈沖的原理，再對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。另可采用紅外線原理提高記程精度，其方法為在車輪均勻打上透光小孔，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外光透射過去，不斷地輸