基于82的智能小车

《基于82的智能小车》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要：以STC89C52单片机为控制核心，通过光耦、L298、7805、红外对管、金属检测器设计的控制电路，实现直流减速电机驱动后轮，舵机控制前轮转向的智能小车。在特定程序下，此小车能实现自动循迹并检测道路上的金属的功能。在机械设计方面，基于阿克曼原理设计了平面等腰梯形连杆机构，实现小车精确转向。关键词：52单片机、红外对管、金属探测器、平面连杆机构、阿克曼原理 引言：随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，消费产品呈现光、机、电一体化、智能化、小型化的趋势。各种智能化小车在市场玩具中占一个很大的比例。传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科

2、技含量的电子玩具蒸蒸日上，日益成为电子玩具行业的发展主流。智能控制与传统控制有机的结合起来，取长补短，提高整体优势，更好地满足人们的需求。智能技术必将迎来它的发展新时代，因此，我们设计了这款智能小车。1、机械部分总方案在小车的机械要求保证预定的功能的前提下，我们还考虑到小车的经济、可靠、外形美观，性能好、富有时代特点。转向机构与驱动系统的设计是至关重要的。为了保证小车转向时精确、灵敏、可靠性高且在转向时小车前轮纯滚动而无滑动，利用阿克曼原理及解析算法，设计出等腰梯形的双摇杆机构，小车的完美转向变为现实。1.1、机械控制原理在以单片机为核心的控制

3、下，直流减速双电机驱动小车后轮，舵机通过等腰梯形双摇杆机构控制小车转向。如图一所示：图一：机械控制原理图1.2、阿克曼原理：      如图二所示：                 图二：阿克曼原理示意图转弯时因轮距与轴距的关系，两前轮转角不同，内侧轮转向角比外侧转向角大，要使车辆转向顺利，车轮在地面纯滚动而不产生滑移，必须使所有车轮都绕同一瞬时转动中心滚动，两前轮转轴延长线与后轮轮轴延长线交与一点，这是阿克曼原理。此时，转向的内外轮转角关系为：ctgβ-ctgα=M/L由解析法计算等腰梯形双摇杆机构连杆、连架杆长度：已知连架杆AB的三个位置与

4、连架杆CD的三个位置相对应，即三组对应位置为，用解析法设计该四杆机构。建立直角坐标系，如图所示，和分别为AB和CD的初始角，各杆长度分别用矢量和表示。将各矢量分别在轴和轴投影，得到投影方程在上述方程中消去并整理，可得与之间的函数关系在上式中令：通过化简可得到：将两连架杆对应的参数分别代入到方程得到，再根据其他条件选定机架长度，据此，可求出其余杆的长度有了小车的驱动结构和转向结构，将小车其他零件装配好，可得到小车的装配图，如图三：图三：小车整体装配图2、电路部分总体方案      智能小车采用52单片机作为控制器，通过控制电路控制舵机转向和直流减

5、速电机的转速、转动方向，使小车能够走直线和转弯。运用集成的红外对管GP2A25来巡线，安装在车子前方，并排安装三个，采集路面信号反馈给单片机，再由单片机控制电机的转动和方向的调整，从而达到巡线的效果。整个小车还采用金属传感器来识别小车巡线上的金属。   整个小车的结构图如图四所示：图四：电路部分总方案图      下面分别讨论以上五个模块。2.1、单片机最小系统      单片机要能够工作，必须加上晶振和复位电路，如果用到P0口的话还得给其加上上拉电阻，保证通电后P0为高电平。另外还得有给单片机烧写程序的下载器，这个老师已给。单片机是此电路的核

6、心部分。设计采用的52单片机，其工作电压为5V（20引脚接5V，40引脚接地）。单片机根据程序输出逻辑电压从而完成控制作用。本设计使用单片机的P0.5到P0.7引脚来作为红外巡线的反馈控制引脚。P0.4为金属传感器的控制端口，只可惜时间上不允许我们把金属探测的功能做出来。P2.0到P2.3,为直流减速电机的控制线接口，能控制左右电机的正转、反转和停转；P2.4和P2.5为电机的使能端接口，分别控制左右电机的转速。P2.6为舵机的控制线接口，通过控制占空比来控制舵机的转向及转角大小。电路图如图五：图五：单片机最小系统2.2、电源模块   首先单片

7、机用到的是5V的数字电，而电机驱动要用到L298的芯片，这种芯片用到12V的模拟电压，驱动舵机用到的又是5V的模拟电压。这就用到了三种电压。我手上有一块12V的电池，能够供给L298作为电机驱动的电源。然后我选择L7805来得到5V的模拟电压。最后供给单片机的也是此电压，然后把数字地和模拟地共地，从而得到了整个智能小车的总体供电系统。但是由于数字电和模拟电共在一起，干扰很大，系统的效果并不是很好。电路图如图六：图六：电源模块电路图2.3、直流电机驱动模块      电机驱动我们选择芯片L298，当然在单片机和L298之间我们加了光耦，用来隔离数

8、字电路和模拟电路。设计采用的光耦是TLP521-4，它主要由发光二极管和光敏三极组成。其工作原理如下：当光耦的输入端（如IN1）接收到高电压时，发光二