入库小车---机器人设计大赛

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1、以AT89S52单片机作为微控制器，设计出一种简易自动入库小车，通过红外传感器检测黑带信号，利用单片机输出PWM脉冲控制舵机和减速直流电机的转向和转速，使小车按预先设计好的路线安全的停入车库，并且能按设计要求自动退出车库。关键词：AT89S52；舵机控制；红外传感器检测电路；PWM脉宽调节。简易自动入库小车肖忠良肖红军王楷（哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨050001）摘要：以AT89S52单片机作为微控制器，设计出一种简易自动入库小车，通过红外传感器检测黑带信号，利用单片机输出PWM脉冲控制舵机和减速直流电机的转向和转速，使小车按预先设计好的路线安全的停入车库，并且能按设计要

2、求自动退出车库。关键词：AT89S52；舵机控制；红外传感器检测电路；PWM脉宽调节0引言本课题重点在于控制小车行驶的速度、黑带检测、转弯的精度以及对铁片的检测。难点在于协调好小车行驶速度与转弯之间的关系，这样才能保证小车在行驶过程中不越界。本设计可以应用于工厂的自动化管理，实现过车间之间货物的传送；还可以对其进行功能扩充（例如增加超声波传感器，使其具有测距和避障功能），将其应用于无人驾驶等。1　设计方案与论证采用ATMEL公司生产的AT89S52型单片机作为我们的控制单元，因为该型单片机价格便宜，功能比较强大，性价比高，而且在市场上很容易买到。通过红外传感器、电感式接触开关等

3、器件来采集各类信息，送入主控单元单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。其中寻迹（黑带检测）采用市面上通用的发射管及接收头，经过单片机调制后发射。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测。此系统比较灵活，更重要的是采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。黑带寻迹采用红外线发射和接受原理。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测，产生的高低电平信号经过处理后控制小车停转，完成进入车库的任务。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现。2．

4、系统硬件设计2.1系统总体设计采用AT89S52单片机作为小车的控制单元。在小车的前端接八路红外传感器作为小车进入车库过程中黑带的检测元件，在小车的后段在接上八路红外传感器作为小车倒车退出车库是黑带的检测元件。采用LJ18A3-8-Z/BX电感式接近开关作为车库内铁片的检测元件。单片机接收到锅炉专干其检测到的信号后通过相应的程序控制小车的前进、后退、转弯，从而使小车的性能指标满足课题要求。其系统结构图如图1所示。图1智能车运行基本原理图框图2.2　单元电路的设计黑带检测方案选择方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。其电路图如图２所示。　　当发光二极管发出的可见光照射到黑

5、带时，光线被黑带吸收，光敏二极管为检测到信号，呈高阻抗，使输出端为低电平。当发光二极管发出的可见光照射到地面时，它发出的可见光反射回来被光敏二极管检测到，其阻抗迅速降低，此时输出端为高电平。但是由于光敏二极管受环境中可见光影响较大，电路的稳定性很差。　　　图2光敏二极管检测黑带电路　　方案二：采用光敏电阻接受可见光检测。其电路图如图3。　　该电路采用T性网络，可避免使用太大的反馈电阻，并且便于提高输入阻抗。六组光敏电阻用于检测可见光信号。但光敏电阻检测到黑带时，输出端为低电平，但用光是电路输出端显示为高电平，信号返回给单片机，通过单片机控制前轮的转向。但由于需要正负电源，同时光

6、敏电阻易受环境影响，稳定性也很差。 图3光敏电阻检测黑带方案三：利用红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。采用六组红外光敏耦合三极管发射和接受红外信号，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。接收的红外信号转换为电压信号经LM339进行比较，产生高电平或低电平返回给AT89S52。　LM339集成块采用C-14型封装，图４为其外型及管脚排列图。LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固

7、定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只上拉电阻。图1a给出了一个基本单限比较器。输入信号