基于51單片機的智能小車(chē)設計

O 引言
在現有玩具電動(dòng)車(chē)的基礎上，加裝光電檢測器，實(shí)現對電動(dòng)小汽車(chē)的速度、位置、運行狀況的實(shí)時(shí)測量，并將測量數據傳送至單片機進(jìn)行處理，然后由單片機根據所檢測的各種數據實(shí)現對電動(dòng)車(chē)的智能控制。

1 直流調速系統采用PWM調速
直流調速系統采用晶閘管的直流斬波器與整流電路。晶閘管不受相位控制，而是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當晶閘管被觸發(fā)導通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機上，當晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機斷開(kāi)，電動(dòng)機經(jīng)二極管續流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調制(Pulse Width Modulat-ion)，簡(jiǎn)稱(chēng)PWM。脈沖周期不變。只改變晶閘管的導通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調速。
脈寬調速也可通過(guò)單片機控制繼電器的閉合來(lái)實(shí)現，但是驅動(dòng)能力有限。為展利實(shí)現電動(dòng)小汽車(chē)的左轉和右轉，本設計采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結構式有H型、T型等類(lèi)型。我們在設計中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續流二極管組成的橋式電路。圖1為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。

4個(gè)電力晶體管的基極驅動(dòng)電壓分為兩組。VT1和VT4同時(shí)導通和關(guān)斷，其驅動(dòng)電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅動(dòng)電壓Ub2=Ub3=-Ub1。

2 檢測系統
檢測系統主要實(shí)現光電檢測，即利用各種傳感器對電動(dòng)車(chē)的避障、位置、行車(chē)狀態(tài)進(jìn)行測量。
2．1 行車(chē)起始、終點(diǎn)及光線(xiàn)檢測
系統采用反射式紅外線(xiàn)光電傳感器用于檢測路面的起始、終點(diǎn)(2 cm寬的黑線(xiàn))，玩具車(chē)底盤(pán)上沿黑線(xiàn)放置一套，以適應起始的記數開(kāi)始和終點(diǎn)停車(chē)的需要。利用超聲波傳感器檢測障礙。光線(xiàn)跟蹤，采用光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線(xiàn)，當感受到光線(xiàn)照射時(shí)，其c-e間的阻值下降，檢測電路輸出高電平，經(jīng)LM393電壓比較器和74LSl4施密特觸發(fā)器整形后送單片機控制。
本系統共設計兩個(gè)光電三極管，分別放置在電動(dòng)車(chē)車(chē)頭的左、右兩個(gè)方向，用來(lái)控制電動(dòng)車(chē)的行走方向，當左側光電管受到光照時(shí)，單片機控制轉向電機向左轉；當右側光電管受到光照時(shí)，單片機控制轉向電機向右轉；當左、右兩側光電管都受到光照時(shí)，單片機控制直行。見(jiàn)圖2電動(dòng)車(chē)的方向檢測電路。

2．2 行車(chē)方向檢測電路
采用反射接收原理配置了一對紅外線(xiàn)發(fā)射、接收傳感器。該電路包括—個(gè)紅外發(fā)光二極管、一個(gè)紅外光敏三極管及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強度的紅外線(xiàn)照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來(lái)的紅外線(xiàn)后導通，發(fā)出一個(gè)電平跳變信號。