循線機器人小車系統(tǒng)電路模塊設計

　　首先循線機器人小車可以通過捕獲紅外傳感器獲取的信號來引導小車沿著地面上的線條前進。從紅外傳感器獲取的信息經(jīng)過信號放大，送入51單片機，單片機依據(jù)邏輯判斷決定小車左右兩側電機的轉速。單片機通過PWM技術來調控左右兩側直流減速電機的轉速，當左右兩側轉速相同時，小車進行直線行駛；當左側電機轉速大于右側電機轉速時，小車進行右轉彎，反之小車進行左轉彎。小車采用雙電源供電，即控制部分采用5V直流電供電，而電機部分采用12V直流電供電。因為考慮到電機功率不是很大，因此沒有采用光電隔離處理。

　　小車5V電源部分電路設計原理圖如下：

　　在設計中我原規(guī)劃使小車即可以通過USB供電，又可以通過充電電池組供電，具體選擇哪種供電方式通過S1開關進行切換。由于USB供電電源是標準的5V直流電源，因此就省去了穩(wěn)壓電路。而在通過電池組供電的電路中，當S2開關閉合時，電池組提供的電壓經(jīng)過U2的穩(wěn)壓再介入系統(tǒng)當中。U2我才有的是 LM2940CT-5.0，它可以將輸出電壓穩(wěn)定在5V輸出，輸出電流最大可以達到1.25A。在電路中加入D9的發(fā)光二極管用于指示是否通電，在D9前串入一個1K歐的電阻R1用于限流。

　　小車12V直流電源供電部分電路設計原理圖：

　　這部分電路設計同5V電源部分，只是U5部分換成了LM2940CT-12的芯片，此芯片輸出電壓為12V。

　　下面介紹一下小車動力部分的電路設計原理圖：

　　小車采用4輪驅動，左右各2個12V直流減速電機，通過L298N來進行驅動。L298N的輸入分別接STC89C52RC單片機的P1.4、P1.5、 P1.6、P1.7口。當P1.4、P1.5同時為高電平或者低電平時電機B1、B3停轉，即小車左側車輪停轉；當P1.4輸出高電平，P1.5輸出低電平時，B1、B3正轉；當P1.4輸出低電平，P1.5輸出高電平時，B1、B3反轉；當P1.6、P1.7同時為高電平或者低電平時電機B2、B4停轉，即小車右側車輪停轉；當P1.6輸出高電平，P1.7輸出低電平時，B2、B4正轉；當P1.6輸出低電平，P1.7輸出高電平時，B2、B4反轉；各電機轉速的控制通過PWM技術實現(xiàn)。

　　小車的循線部分電路原理圖：

　　小車采用紅外發(fā)射對管RPR-220來探測地面線條，RPR-220采集到的信號送LM393進行放大，然后送入單片機STC89C52RC的P1.2和P1.3口。原理圖中R13、R14是用于調諧紅外發(fā)射對管采集信號的靈敏度的。

　　最后是小車大腦部分的電路原理圖：

　　圖中繪制了STC89C52RC的復位電路和晶振部分電路。

　　循線機器人小車比較簡單，不比雙足機器人有眾多活動部件的控制和設計，循線小車活動部件就只是驅動小車的車輪，控制左右車輪的轉速來控制小車前進方向是直行，還是左轉彎，或者右轉彎，因此可以看出整個控制系統(tǒng)簡單。通過簡單的循線機器人小車的設計，掌握對電機驅動、傳感器信號采集、電源供應、焊接技術、設備采購、系統(tǒng)總體規(guī)劃等部分有個感性的認識，因為這些部分是將來所有機器人設計中不可回避的基本部分。