基于单片机的小型全地形履带车控制系统设计

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1、基于单片机的小型全地形履带车控制系统设计　　为一款小型全地形履带车设计了控制系统，可以控制履带车在全地形路况下载运物品到达指定位置。控制系统采用模块化结构，通过人的遥控，主控制器控制电机驱动模块通过利用调速控制和反馈调速的总信号调压的方式改变向车两侧电机供给的电能来驱动履带车，实现全地形载运货物的功能。　　【关键词】PID控制双电机驱动DC转DC红外线遥控　　从2007年到2015年，我国快递业呈现出强劲的增长态势，快递业务量年均增长40%以上，2015年我国快递业业务量达到了206亿件，同比增长48%[1-2]。分拣站点作为快递业务重要的一环，经常因为货物繁多而堆积如山

2、，站点内需要小型可操纵载运物品的装置来将分拣后的快件运送到站内相应位置；另外，随着我国社会步入老龄化，在家庭生活中，特别是对于老年人需要一种可在全地形环境下帮助人搬运物品的轻便装置。　　针对这种情况，设计出一种小型遥控操纵的搬运小型物品用全地形履带车。履带车设计为由人在不超过以20m为圆心的区域内通过手持无线遥控器实时对车的运动进行遥控，实现其全地形（包括翻越小型障碍、上楼梯等）负重前进、转向、倒退进行载运，到达指定位置。整车采用双电机驱动和履带设计，自重约为15kg，长925mm、宽550mm-750mm（在此范??内可调）、高310mm，可承载40kg的货物。整个车由

3、机体部分、电机和传动及行驶部分、电子控制部分等三部分组成。履带车整体示意图如图1所示。　　目前，搬运物品的智能车控制系统多是小型循迹车控制系统，如王登贵的基于MCU的智能搬运车控制系统设计与研究[3]与郭伟的自动寻迹搬运车控制系统设计与实现[4]，通过控控制系统控制模型车循迹运动，但其设计无法满足各种复杂路况下载运偏重型物品；还有张培明的智能搬运车控制系统研究[5]和董雷刚的复杂路况下的智能循迹小车方案设计[6]，这些设计解决了复杂都实现了搬运车在复杂路况下沿指定路线载运货物的问题，但是不适用于控制搬运车到达随意指定位置。本文设计的是适用于全地形搬运货物至任意地点的小型履

4、带车的控制系统。　　1控制系统的总体设计　　根据履带车的要求，设计出遥控履带车控制系统主要以89C52单片机为主控制器芯片，由红外线通信模块、主控制器模块、电机驱动模块、供电电源模块四部分构成。　　系统的运行流程大致分为四步：红外线通讯、单片机处理、电机驱动和电机执行，系统每次刷新时间是10ms，完成上一次流程即刻进入下一次循环。具体为：打开履带车上的电源开关，单片机开始对包括红外线通信、电机驱动和编码器等接口进行初始化，按下按键使遥控器发出的前进、后退和转弯指令，经红外线发射接收模块的调制和解调后，将运动信号发送给单片机；单片机会对输入信号进行辨别运算，发出履带车做相应

5、运动所需的不同信号；在单片机对接收到的信号进行运算处理之后，输出信号会控制两侧电机驱动向电机电源的供给，进而控制电机运转，最后实现控制履带遥控车载运的功能。控制系统总框图如图2所示。　　当两侧电机驱动车运动时，码盘编码器会将两侧运动速度返回至主控制器，通过主控制器改变对电机驱动的指令消除转速差。如果需要对履带遥控车进行调速，可按下遥控器上调速按键发出的高中低速信号至主控制器，通过主控制器的脉冲输出控制电机驱动，最后实现电机调速。前进和后退的切换则可通过调节电机驱动模块里的转换开关实现。　　2硬件电路设计　　2.1红外线无线通讯模块　　红外线无线通信模块主要用作从遥控器发送

6、控制指令至主控制器。　　红外线通信是一种利用红外线来传输信号的通信方式。红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外线具有容量大，保密性强，抗电磁干扰性能好，设备结构简单、体积小、重量轻、价格低。　　设计用到的一对红外线通讯编码/解码芯片PT2262/PT2272，是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。发射芯片PT2262将载波振荡器、编码器和发射单元集成与一身，使发射电路变得十分简洁。接收芯片PT2272M4，以四路非锁定形式输出，即当发射信号消失

7、时，其对应输出位即变为低电平即输出的电平是瞬时的，且与发射端相对应，可以实时电动控制。　　从发射模块可以进行四路遥控，分别是前行、分级调速、左转和右转。进而控制接收模块的九路输出，与主控制器进行通讯。红外线无线通信模块原理图如图3所示。　　2.2主控制器模块　　主控制器模块主要用作对指令信号的接收与处理。　　设计用到的控制器核心为STC89C52RC单片机，用于对输入信号的处理和输出控制信号，其最小系统是由以89C52单片机为主的，再加上复位电路、振荡电路和5V电源等组成的控制模块。复位电路包括自动上电复位和手动复位，可以使单