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时间:2018-09-21
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1、2015年湖北省职业技能大赛智能循迹壁障小车2015年11月21日摘要:随着现代化的不断发展,自动化越来越普及,对传感器的应用越来越多,要求精度越来越搞高,本设计面向机械自动化发展,采用了STC12C5A60S2单片机作为控制核心,利用红外对管传感器检测黑线达到循迹,超声波检测障碍物避开障碍物的目的,以及自动停车,自动寻迹,整体系统的电路结构简单,可靠性能高。采用技术主要有:(1)STC12C5A60S2单片机应用;(2)L298电机驱动及PWN电机调速;(3)传感器的有效应用;(4)程序算法的应用;关
2、键字:STC12C5A60S2红外对管循迹L298NPWM调速18B201、系统方案的选择1.1智能循迹小车的主控芯片的选择方案一:采用ST公司的STC12C5A60S2单片机作为智能小车的主控芯片,STC12C5A60S2是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,工作电压为5V,32个I/O口,具有8K在系统可编程Flash存储器。该芯片价格便宜,应用广泛,操作简单,硬件与软件设计相对简单。大学生广泛用于单片机学习与创作。资源足够用于智能小车的设计。因此,本设计选择了此芯片。方案二:采用德州仪器公司生
3、产的F系列单片机MSP430F1611作为智能小车的主控芯片,MSP430F1611是一款超低功耗单片机,工作电压范围为1.8V-3.6V,48位I/O口线,16-BitRISC架构,但相应硬件复杂,软件编写相对难度大,而且价格昂贵,用于智能小车资源过剩,造成浪费。经过讨论,我们放弃了此方案。1.2智能循迹小车电源模块的选择方案一:直接用直流电源供电。采用LM7812和LM7805稳压后产生12V和5V的直流电压,供给系统各个模块用。虽然直接用直流电源供电,功率大,但由于有电源供电线的限制,这样就会对小
4、车的行动造成诸多不便,为了能使小车能够简便地行驶,只能放弃这一方案。方案二:采用容量为9000mA的充电电池供电,充电电池质量轻,容量大,能为小车较长时间地供电,更重要的是它体积小安装方便,因此,本设计选择了这一方案。1.3智能循迹小车电机驱动电路的选择方案一:采用分立元件制作而成的H桥驱动电路作为电机的驱动电路。由分立元件制作的H桥驱动电路虽然可以驱动电机,成本也低廉,但是由于各个元件的参数不一样,稳定性难以保证,因此本设计放弃了这一方案。方案二:采用专门的电机驱动芯片L298N驱动电机,性能稳定,经
5、过不断试验,L298N能够很稳定地驱动电机的转动,也易于控制,所以,本设计采用了这一方案。1.4智能小车循迹模块的选择方案一:采用红外对管进行黑线检测。红外对管的工作原理是:由红外发射管发出红外线,红外线遇到黑线后反射回来,再被红外接收管接收,再经过电压比较器输出高低电平给单片机识别。该方案受外界影响小,使用简单。方案二:采用交流调制红外避障电路。其工作原理是,使音频锁相环芯片LM567发出调制脉冲驱动红外发射管发射红外线,然后再给红外接收管接收信号,再经过信号放大,输入到音频锁相环芯片LM567,如果
6、LM567接收到的信号的频率和它本身产生的频率相同,则LM567输出一个低电平,否则,输出高电平。然后再给单片机识别。但是,示波器检测一直有低电平跳变,电路在受到外界红外线的干扰。因此,这一方案不可靠。综上考虑,根据小车的需要,本设计选择了红外对管进行黑线检测。1.5温度测量模块该方案采用温度传感器DH11AS18B20测量温度,DS18B20是Dallas公司生产的数字温度传感器,具有体积小、可靠性强,适用电压宽、经济灵活的特点。本设计选择了18B20进行测量温度。1.6超声波测距模块该方案采用超声波
7、传感器HC-SR04测量距离,该传感器具有体积小、可靠性强,适用电压宽、经济灵活的特点。最终方案的选择:经过反复的比较论证,本设计最终确定了以下方案:(1)采用AT89S52作为主控芯片。(2)采用L298N作为电机驱动模块的主芯片。(3)采用红外对管制作黑线检测模块。(4)采用容量为9000mA的充电电池作为小车的供电电源。(5)采用温度传感器DH11AS18B2测量温度(6)采用超声波模块HC-SR04测障碍物2硬件的设计与实现2.1主控芯片AT89S52单片机最小系统板电路2.2电机驱动模块电路电
8、机驱动模块采用专用驱动芯片L298N作为电机的驱动芯片。L298N是一种具有高电压大电流的全桥驱动芯片,它的响应频率高,一片L298N可以分别控制两个直流减速电机,而且还带有控制使能端,用它作为驱动芯片,操作方便,稳定,性能优良。L298N的5、7引脚为一个电机的控制信号输入端,10、12引脚为另一个电机的控制信号输入端,2、3引脚为一个电机的控制信号输出端,13、14引脚为另一个电机的控制信号输出端,通过单片机对L298N的输入端进行指令
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