智能小車(chē)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27897智能小車(chē)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)案例 118381.1方案論述與對(duì)比 1117461.2整體方案 31.1方案論述與對(duì)比查閱資料，根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，對(duì)智能小車(chē)的主控芯片進(jìn)行選擇，然后根據(jù)小車(chē)的尺寸和功能要求，對(duì)電機(jī)進(jìn)行選型，電機(jī)一般不能直接被單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此挑選了一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)主控，來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的主要功能。根據(jù)選擇的模塊以及該設(shè)計(jì)任務(wù)要求，最終確定了本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖[17-25]。1.1.1主控芯片的選擇根據(jù)查閱的相關(guān)資料，分析智能小車(chē)的控制要求，然后確定了主控芯片為8051系列單片機(jī)作為該系統(tǒng)的主控芯片。本設(shè)計(jì)選擇的STC89C52RC單片機(jī)，來(lái)自宏晶科技，該型號(hào)是STC89C51的升級(jí)版，該單片機(jī)較前代有更大的存儲(chǔ)容量、更高的運(yùn)行速度、更強(qiáng)的抗干擾能力、更低的功耗、更高的性價(jià)比。STC89C52的參數(shù)如下表1.1所示。表1.SEQ表格\*ARABIC1單片機(jī)參數(shù)STC89C52RC工作電壓（V）5.5~3.3最高時(shí)鐘頻率Hz5V0~80Flash程序存儲(chǔ)器（字節(jié)）8KSRAM字節(jié)512定時(shí)器3URAT串口1個(gè)DPRT2EEPROM(字節(jié))2K+看門(mén)狗有中斷源8中斷優(yōu)先級(jí)4I/O35/39支持掉電喚醒外部中斷4個(gè)內(nèi)置復(fù)位有封裝40-PinPDIP封裝44-PinLQFP/PLCC1.1.2電機(jī)的選擇由于小車(chē)具有一定重量，需要選擇扭矩較大的電機(jī)，因此需要挑選一種直流電機(jī)。直流減速電機(jī)的工作原理是先由其內(nèi)部的高速電機(jī)提供高轉(zhuǎn)速，然后通過(guò)減速齒輪得到較小的轉(zhuǎn)速，從而提供較大的力矩，所以直流減速電機(jī)就成為了首選。直流減速電機(jī)具有安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、能輸出較大扭矩等優(yōu)點(diǎn)，因此常用于智能小車(chē)系統(tǒng)中，保證智能小車(chē)能夠平穩(wěn)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)實(shí)際考察，分析常用直流電機(jī)的動(dòng)力及電壓要求，最終選擇了減速比為48:1的130電機(jī)。電機(jī)上電后，在內(nèi)部減速齒輪的作用下，得到的最大轉(zhuǎn)速為125r/min。本設(shè)計(jì)的車(chē)輪直徑是7.9厘米，則通過(guò)計(jì)算可以得出，小車(chē)的最大時(shí)速：V=2πr*v=0.516m/s;此速度可以滿足本設(shè)計(jì)要求。1.1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇本設(shè)計(jì)中直流減速電機(jī)工作時(shí)所需電流較大，功率較高，但單片機(jī)的工作電壓和工作電流較低，不能提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，另外，單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)也無(wú)法對(duì)電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)PWM波進(jìn)行處理后才能驅(qū)動(dòng)。綜合以上兩方面因素，需要挑選一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以增大直流減速電機(jī)的控制電流，能夠使單片機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)電機(jī)的控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊最重要的當(dāng)屬電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，所以選擇合適的驅(qū)動(dòng)芯片就顯得尤為重要。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，L293D和L298N都可以滿足驅(qū)動(dòng)要求，本設(shè)計(jì)采用的是130減速直流電機(jī)，屬于小型直流電機(jī)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓要求低，故選擇L293D芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片更為合適。L293D是一款使用簡(jiǎn)單的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。其實(shí)物圖如圖1.1所示，原理圖如圖1.2所示。圖1.1L293D芯片圖1.2L293D驅(qū)動(dòng)模塊引腳圖L293D工作電壓為5V，驅(qū)動(dòng)提供的電壓滿足本設(shè)計(jì)電機(jī)的要求，是一種專(zhuān)門(mén)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的芯片。芯片工作原理是當(dāng)接收高電平時(shí)，就正常會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輸出開(kāi)啟，輸入端同相，當(dāng)接收低電平時(shí)，停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輸出關(guān)閉，變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。L293D的真值表如下表1.2所示。表1.2L293D真值表輸入輸出YAENHHHLHLXLZ1.2整體方案本課題設(shè)計(jì)的是基于STC89C52的智能循跡小車(chē)，在本設(shè)計(jì)中，智能小車(chē)系統(tǒng)由主控單元、紅外傳感器模塊、電源模塊、測(cè)速模塊、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、和液晶顯示屏組成。其要求是在準(zhǔn)確檢測(cè)黑線的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電機(jī)和舵機(jī)的優(yōu)化控