基于51單片機的智能小車設計

O 引言
在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電檢測器，實現(xiàn)對電動小汽車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。

1 直流調(diào)速系統(tǒng)采用PWM調(diào)速
直流調(diào)速系統(tǒng)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，而是工作在開關狀態(tài)。當晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上，當晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat-ion)，簡稱PWM。脈沖周期不變。只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。
脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。為展利實現(xiàn)電動小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設計采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設計中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續(xù)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個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組。VT1和VT4同時導通和關斷，其驅(qū)動電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時動作，其驅(qū)動電壓Ub2=Ub3=-Ub1。

2 檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測，即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。
2．1 行車起始、終點及光線檢測
系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、終點(2 cm寬的黑線)，玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應起始的記數(shù)開始和終點停車的需要。利用超聲波傳感器檢測障礙。光線跟蹤，采用光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當感受到光線照射時，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(tǒng)共設計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當左側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn)；當右側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向右轉(zhuǎn)；當左、右兩側(cè)光電管都受到光照時，單片機控制直行。見圖2電動車的方向檢測電路。

2．2 行車方向檢測電路
采用反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。該電路包括—個紅外發(fā)光二極管、一個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照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導通，發(fā)出一個電平跳變信號。