发布时间 : 星期日 文章毕业设计基于单片机的智能循迹小车更新完毕开始阅读53e932c759fb770bf78a6529647d27284a7337da
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第3章 智能循迹小车硬件部分
3.1 系统硬件电路介绍
智能小车采用AT89S51单片机进行智能控制， 开始由手动启动小车， 并复位。当有红外遥控信号时，根据信号进入相应的行驶状态，在运动过程中由红外光电传感器检测，通过单片机控制小车进行循迹，系统的自动循迹功能通过红外线传感器正前方检测，由单片机控制实现 在小车行驶过程中，通过接收的信号脉冲控制直流电机，以提高系统的静动态性能。系统功能原理图如图3-1所示。
运动系统电路包括供电电路、电机驱动和控制电路两部分。
图3-1 系统功能原理图
供电电路：运动系统供电采用双电源分别对电机和控制器供电。考虑到小车是个不断运动的实验设备，采用干电池供电。总的供电系统是有9V的大功率电池储能，经过电压转换单元。由一个9V转为5V对控制单元供电；另一个9V电池直接对电机的供电端连接。供电部分的分析将在后面3.3节结合整个系统的供电电路进行详细介绍。
电机驱动和控制电路：通过51单片机，控制端口对直流电机的转速和转向来对电机进行控制。
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3.2 单片机最小系统
单片机最小系统由复位电路、时钟振荡电路、数据采集接口和电机控制接口组成，单片机最小系统图如图3-2所示。
图
图3-2 单片机最小系统
3-2
3.2.1 单片机使用资源规划
由于51单片机具有比较强大的系统资源，本系统在设计时充分利用了它的自身特性，并进行合理规划。见表3-3。
表3-3 单片机资源分配表
系统资源类型 用途 看门狗 定时器0 P1端口 P3端口
防止系统跑飞 定时喂狗 路面检测 电机控制 备注 输入 输出 专业整理
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3.2.2 单片机功能模块介绍
单片机本电路的控制核心，它接收传感器测得的信号，并控制电机的转动与停止。传感器的输入有两根信号线，接单片机的P3.6与P3.7引脚。传入放入信号为高低电平，在小车没有走到黑线上时，输入都为低电平，此时单片机会驱动两个电机同时转动，不需要转弯，当某端输入高电平时，表明小车的相应一侧一走到黑线上，单片机便使改侧的电机停止转动，另一侧的继续转动，直到两侧都不走到黑线上，程序采用轮询的方式，可以及时的检测到是否走到黑线上。
3.3 供电单元介绍
高性能的电源管理系统对于电子系统稳定运行是至关重要的。作为智能车源，电源模块为系统的控制器，执行机构，传感器等各个模块提供可靠的工作电压。设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化，电源管理模块的功能是对电池进行分配和电压调节，为其他各个模块的正常工作提供可靠的工作电压。 3.3.1系统供电单元介绍
智能车控制系统中，不同电路模块需要的工作电压和电流容量各不相同。芯片需要提供5V的工作电压，而电机所需的电压为9V，本设计中用到的是9V的电源供电，然后通过三端稳压器LM7805将电压变换为5V电压供给电路系统。电源系统的电路图如图3-4所示。
图3-4稳压电源转换电路
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3.3.2稳压芯片简介
三端稳压集成电路lm7805 电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78 ×× 系列和负电压输出的lm79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。
图3-5 lm7805样品
用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率 的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
3.4 运动单元介绍
本系统采用9V直流电动机作为智能玩具车的动力源。用电机驱动专用芯片L298作为电机的驱动。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。电机驱动模块硬件电路图如图3-6所示。
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