智能尋跡小車(chē)

軟件控制單元

　　單片機選型及程序流程
　　此部分是整個(gè)小車(chē)運行的核心部件，起著(zhù)控制小車(chē)所有運行狀態(tài)的作用?？刂品椒ㄓ泻芏?，大部分都采用單片機控制。由于51單片機具有價(jià)格低廉是使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，這里選擇了ATMEL公司的AT89S51作為控制核心部件，其程序控制方框圖如圖4所示。

圖4 系統的程序流程圖

　　小車(chē)進(jìn)入循跡模式后，即開(kāi)始不停地掃描與探測器連接的單片機I/O口，一旦檢測到某個(gè)I/O口有信號變化，程序就進(jìn)入判斷程序，把相應的信號發(fā)送給電動(dòng)機從而糾正小車(chē)的狀態(tài)。

　　車(chē)速的控制
　　車(chē)速調節的方法有兩種：一是用步進(jìn)電機代替小車(chē)上原有的直流電機；二是在原有直流電機的基礎上，采用PWM調速法進(jìn)行調速?？紤]到機械裝置不便于修改等因素，這里選擇后者，利用單片機輸出端輸出高電平的脈寬及其占空比的大小來(lái)控制電機的轉速，從而控制小車(chē)的速度。經(jīng)過(guò)多次試驗，最終確定合適的脈寬和占空比，基本能保證小車(chē)在所需要的速度范圍內平穩前行。

　　電機驅動(dòng)單元
　　從單片機輸出的信號功率很弱，即使在沒(méi)有其它外在負載時(shí)也無(wú)法帶動(dòng)電機，所以在實(shí)際電路中我們加入了電機驅動(dòng)芯片提高輸入電機信號的功率，從而能夠根據需要控制電機轉動(dòng)。根據驅動(dòng)功率大小以及連接電路的簡(jiǎn)化要求選擇L298N，其外形、管腳分布如圖5所示。

圖5 L298N管腳分布圖

　　從圖中可以知道，一塊L298N芯片能夠驅動(dòng)兩個(gè)電機轉動(dòng)，它的使能端可以外接高低電平，也可以利用單片機進(jìn)行軟件控制，極大地滿(mǎn)足各種復雜電路需要。另外，L298N的驅動(dòng)功率較大，能夠根據輸入電壓的大小輸出不同的電壓和功率，解決了負載能力不夠這個(gè)問(wèn)題。

結語(yǔ)

　　此方案選擇的器件比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中也很容易實(shí)現。經(jīng)過(guò)多次測試，結果表明在一定的弧度范圍內，小車(chē)能夠沿著(zhù)黑線(xiàn)軌跡行進(jìn)，達到了預期目標。不足之處，由于小車(chē)采用直流電機，其速度控制不夠精確和穩定，不能實(shí)現急轉和大弧度的拐彎。

參考文獻：

　　1.  趙家貴、付小美、董平，新編傳感器電路設計手冊，中國計量出版社，2002
　　2.  李華等，MCS-51系列單片機實(shí)用接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2003
　　3.  王曉明，電動(dòng)機的單片機控制，北京航空航天大學(xué)出版社，2002