直流電機位置伺服系統驅動(dòng)器設計

摘要：介紹了兩個(gè)以AT89S51芯片為核心的智能自動(dòng)小車(chē)設計。第一個(gè)方案采用H橋電路，通過(guò)紅外光電傳感器對地面狀態(tài)進(jìn)行判斷并把信號傳送到CPU進(jìn)行相關(guān)運算。整個(gè)系統能完成小車(chē)的正向和反向運行，并有定時(shí)倒車(chē)等功能。第二個(gè)方案設計的光電電動(dòng)小車(chē)能夠實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，可程控行駛速度、準確定位停車(chē)等。
關(guān)鍵詞：單片機；智能小車(chē)；傳感器；H橋

方案一設計的自動(dòng)小車(chē)是受到參考文獻[1]的啟發(fā)，在原有基礎上進(jìn)行了改進(jìn)。
原方案[1-2]采用兩塊單片機(AT89C51和AT89C2051)作為智能小車(chē)的檢測和控制核心，實(shí)現小車(chē)識別路線(xiàn)、判斷并自動(dòng)躲避障礙、選擇正確的行進(jìn)路線(xiàn)。驅動(dòng)電機采用直流電機，電機控制方式為單向PWM控制。電機控制核心采用AT89C2051單片機，控制系統與電路用光電耦合器完全隔離以避免干擾。
本設計采用一塊單片機（AT89S52）作為智能小車(chē)的檢測和控制核心，是一種分布式控制系統的設計方法，分為電機模塊、傳感器模塊和驅動(dòng)模塊三部份。小車(chē)模型采用5 V電池驅動(dòng)，通過(guò)改變PWM占空比調速。小車(chē)可以在不完全確定的道路環(huán)境下，通過(guò)自我判斷，對周?chē)h(huán)境進(jìn)行探測，并做出相應的反應，如左拐彎、右拐彎和改變速度等，還可以自動(dòng)后退。目前用在機器人上的多為價(jià)格較貴的超聲波傳感器和紅外傳感器等，本設計采用價(jià)格便宜的反射式光電傳感器來(lái)完成對周?chē)h(huán)境的感知。
1 方案一的設計功能概述
1.1 設計概述
設計并制作一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線(xiàn)與終點(diǎn)線(xiàn)間的小汽車(chē)。允許用玩具汽車(chē)改裝，但不能用人工遙控（包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)遙控）,如圖1所示。

1.2 設計要求
(1)車(chē)輛從起跑線(xiàn)出發(fā)(出發(fā)前，車(chē)體不得超出起跑線(xiàn))，到達終點(diǎn)線(xiàn)后停留10 s，然后自動(dòng)返回起跑線(xiàn)（允許倒車(chē)返回）。往返一次的時(shí)間應力求最短（從合上汽車(chē)電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始計時(shí)）。
(2)到達終點(diǎn)線(xiàn)和返回起跑線(xiàn)時(shí)，停車(chē)位置離起跑線(xiàn)和終點(diǎn)線(xiàn)偏差應最?。ㄒ攒?chē)輛中心點(diǎn)與終點(diǎn)線(xiàn)或起跑線(xiàn)中心線(xiàn)之間距離作為偏差的測量值）。
(3)D～E間為限速區，車(chē)輛要求以低速通過(guò)，通過(guò)時(shí)間不得少于8 s，但不允許在限速區內停車(chē)。
(4)可以設計自動(dòng)記錄、顯示定時(shí)時(shí)間（記錄顯示裝置要求安裝在車(chē)上）。
(5)不允許在跑道內外區域另外設置任何標志或檢測裝置。
(6)車(chē)輛（含在車(chē)體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長(cháng)度≤35 cm，寬度≤15 cm。