可记录里程的智能小车的设计方案与制作.docVIP

摘要 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车方面的研究也越来越受人关注，全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有这方面的题目，可见国内很重视该题目的研究。特别是在智能控制方面，小车进行寻迹以及避障和计里程，在工厂里的智能控制方面非常重要。选择程控小车这一题目，跟随科技发展趋势，同时可以学到许多关于电学和机械结构等方面的基础知识，这对于我们将来工作提供了十分宝贵的经验。我们主要研究如何让小车走直线，并在此基础上，如何实现里程记录的功能。主要以自主设计的底盘为基础，以直流减速电机及其控制电路为驱动，以STC89C52单片机为控制核心，组成的智能小车在特定的程序下实现走直线的功能；基于阿克曼原理设计的平面等腰梯形连杆机构能够实现小车的完美转向；基于52单片机，光耦，L298，78L05的控制电路能够实现对直流减速电机与舵机的整体控制；最后利用旋转编码器通过器输出方波的个数算出小车行驶的路程，从而实现以上功能。通过多次的编程修改和调试最终实现了程控小车里程记录的功能。 关键词 52单片机 智能小车 转向机构 阿克曼原理 旋转编码器 方波计数 引言 可记录里程的智能小车是集机械、电子、计算机与自动控制于一体的先进机电设备，它很好的把机与电有机的结合到一起。智能小车属于机器人系列，它在无人驾驶机动车、无人工厂、智能仓库、服务机器人等领域有着比较广泛的前景，可见其研究意义的重要性。我们主要实现启动智能小车，并能记录其行驶里程。主要的工作内容有以下几点：首先确定小车的基本外形和构造，利用不同的板料和轴类料经过设计和加工实现小车的整体结构；其后在小车上安装基于AT89C52单片机的控制芯片，利用芯片程序使电机驱动小车配合舵机程序完成规定的行走路线；在此基础之上，使用旋转编码器实现小车行驶里程记录的功能。 电控基础部分 总体方案： 智能程控小车采用52单片机为控制核心部分，通过舵机控制前轮的转向和L298N驱动器控制电动车的前后轮驱动直流减速电机，分别实现电动车的左转右转、前进倒退和改变速度的功能。最终实现小车走出“8”字。系统控制原理如图1所示。 图1 系统控制原理图 设计方案： 程控小车的系统电路如图2所示。 图2 系统电路图 系统的硬件电路设计 1） 单片机模块 单片机是系统电路的核心部分，该程控小车采用52单片机。单片机工作电压为5V，其共有40个引脚。，此芯片负责控制舵机的转向和后轮电机，同时完成对舵机转向的时间和后轮电机的PWM调速任务。本设计中，调制PWM的定时器初值为0x30，定时工作方式为0，晶振的频率为11.0592MHz。由此可以计算出约每隔100ps产生中断，中断频率为0．01MHz。 舵机的转向信号和电机的进退加减速度信号通过单片机的P0O～P06输入，P00～P03分别为两电机的进退使能端，P04～P05分别对应两电机控制速度的使能端，P06为舵机的控制线接口。 2）电机驱动模块 采用L298N芯片作为电机驱动模块的主要元件。l片L298N能够驱动2个电机转动，其中6、11号引脚为2个使能端；5、7号引脚和lO、12号引脚分别控制2个电机的转向。将上述6个引脚通过非门与单片机相连，便可实现2个电机的启停。 使用电机驱动芯片L293D，不仅可以大大简化驱动电路．而且功率容量大．有利于电机转速的稳定。L293D在电机控制中可以灵活的应用．如对电机输出能力的拧制．在单片机中可以进行脉宽调制(PWM)，实现对电机转速的精确控制。当使能端为高电平，通过PWM信号输入端In3和In4可以控制电动机的正反转(输入端lnl为PWM信号，输入端In2为低电平，电动机正转；输入端In2为PWM信号，输入端Inl为低电平，电动机反转)；当它为低电平时，驱动桥路上的4个晶体管全部截止，使正在运行的电动机电枢电流反向，电动机自由停止。电动机的转速由单片机调节PWM信号的占空比来实现。其具体原理如表格（1） 表格（1） 使能端 IN1 (IN3) IN2 (IN4) 电机的运转 1 1 0 正传 1 0 1 反转 1 1 1 杀停 1 0 0 停止 0 X X 停止 3) 光耦模块 光耦是以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换器件。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间透明