智能电动玩具小汽车的控制.pdf

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1、2004年6月实验科学与技术第2期i；；誊五i鬟i；篆ij；※：；强强ij；i*；i；i；!ji；ii；釜；；ii；i；

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9、l智能电动玩具小汽车的控制*TheC伽l仃ol0fhtelHgenceC壮B嬲edonSiIl掣eClIipCompu【ter吴学伟料刘文宇冯隽桃李传芳(广东工业大学广州510090)摘要：本文介绍了智能电动玩具小汽车控制系统的硬件电路以及软件算法设计。控制系统的硬件部分主要包括传感器、控制器、功率放大和电机驱动模块。传感器采用反射式红外开关管，控制器使用8位MCS51系列单片机89C51，驱动模块采用，I-rL电平直接

10、控制的L298驱动直流电机。软件主要是PWM算法和电机制动。关键词：智能电动玩具小汽车；红外传感器；MCS一89C51；PWM；制动中图分类号：TP242．6文献标识码：B文章编号：1672—4550(2004)02—0107—04感兴趣，但由于枯燥的编程而中途放弃了。因此，1引言我们决定设计一种用单片机控制的简单娱乐机器人各种科技杂志或者网页中，经常可以见到“机——智能电动玩具小汽车，用于实验教学之中。同器人”三个字，一般人往往会认为机器人是很神秘学们编完程序之后可以见到自己的“程序”动起的东西。其实，机器人是一种能够通过编程来完成来，肯定会激发他们更大的兴趣并认真学习下去

11、。任务的机器。当一个程序编制完成后，它能够重复我们设计是在一条白色的跑道上用几条黑线地执行这个特定的任务；并且能够在不需要设计新(2—3cm宽)将整个跑道分为高速区、低速区以及机器人的情况下，再次进行编程又可以执行另外的缓冲停车区，要求小车按照规定的时间通过各个路任务。机器人按照用途可以分为以下几类：段(包括往返)，并且在LED上显示经过的黑线数目以及时间，最后准确地停在缓冲停车区。研制可编程的智能电动玩具小汽车，关键是对各部分功能军用机器人{萎至蓁主兰器人模块所用器件的选取，控制器，驱动器和传感器的选择尤为重要。在经过分析比较以及单元电路的实机器人验和调试后，驱动器采用双H

12、桥式大功率驱动集成芯片L298，传感器采用反射式红外开关管，而民用机器人控制器则是用了现在高校普遍主讲的MCS系列单片机89C51。已经完成了从理论分析、电路设计、工服娱类农业务乐人业机机机器器器人人人电路调试到整个成品的开发工作。近年来在世界范围内广受关注的足球机器人比赛、机器人投篮比赛以及机器人灭火比赛用到的机2智能电动玩具机器人的硬件结构器人就属于娱乐机器人，深受年轻人的喜爱。但它智能电动玩具机器人的硬件结构如图1所示。要求选手要有比较高的软件编程能力，且价格一般比较贵，很难在大学得到普及。很多同学对单片机鼍【收稿日期]2003一ll—17；【修订日期】2004—03一

13、01鼍鼍[作者简介]昊学伟(198l一)，男，本科。自动化专业。一107一2004年6月ExperimentScience＆Technology第2期要扩展，可以用专用擦写器将经过运行和汇编后的BIN文件写入ROM中。本系统用To口作为红外信号的输入口，使用查询方式，外部输入负跳变时有效，计数器加1。单片机的P1．0、P1．1、P1．2口经一级反相(74LS04)接L298作为控制信号。串行口P3．0、P3．1做LED显示的串行连接的信号输出口。+5V+5V图iTlD72．1传感器模块、。由于汽车的通道只有黑白两种颜色，并且是经过黑线时才变换动作。基于白色能反射光而黑色能t?

14、。5。。“7、：吸收光的原理，传感器模块采用反射式光电开关传11200kn感器。实验证明，采用可见光管检测地面时，会受上距离限制，只有贴近路面时输出才有响应，但由于路面可能凹凸不平，此时就会产生错误的接受信图3息。另外，采用可见光管还会受周围环境的可见光干扰，严重影响接收效果。而用红外线管，以上的缺点可以得到明显的改善。为了尽量使电路简单，我们使用了一体化的开关式红外发射接收管(发射管与接收管成对接在一起)。实验电路如图2所示。实验结果是，在与路面距离为1cm时，对白色路面，输出电压Ul_4v，对黑色路面的输出电压U2=0．2v。经过两极反相整形后(电路如图3所示)，对白色路

15、面，Ul=5V，对黑色路面，U2=0V，用示波器观察小汽车快速或慢速过黑线，结果都是出现一个矩形波，即过黑线前为高电平，在黑线上为低电平，过了黑线后又快速地变为高电图4L298内邵原理图平，反应十分灵敏，并且不会出现干扰现象。2．3驱动模块小汽车主体结构是后轮推动，前轮控制方向，DL●髓曙分别用性能良好的直流小电机经由减速器驱动。电，，／一、机的驱动采用双全桥式(H桥)集成芯片L298。该芯片是一种高电压、大电流全桥式驱动器，驱动州n电感负载，如继电器、圆筒线圈、直流马达和步进州T士l竖i电机等。其原理