毕业论文-智能循迹避障小车

淮南师范学院2013届本科毕业论文

2.2.3 驱动电机选择

方案一：采用直流电机，优点在于硬件电路设计简单。当外加额定直流电压时，转速几乎相等，调速性能较好，且性价比高。对于小车的行驶，能够很好的控制。

方案二：采用步进电机，步进电机可以实现精确的转角输出，只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动，便于控速，但是软件程序的编写较直流电机稍显复杂。

表2.1 电机性能对比

对比项 直流电机 步进电机 调速性能 较好 较差 位置控制精度 较差 好 控制难易程度 简单 较难 价格 低 中 综合考虑，本智能车设计决定采用直流电机作为智能车的动力电机。 2.2.4 电机驱动器

方案一：如果电机的开启和关闭控制通过继电器的来控制的话，该方案的优点是电路较简单的[6]，但响应速度很慢，且易损坏，使用寿命短，可靠性不是很高。

方案二：采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但 数字电阻元件比较昂贵，且电阻网络实现的调速很有限。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效率，而且实现很困难。

方案三：采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路(如图2.2)。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速，这是一种普遍使用的PWM技术。该电路由于在饱和截止模式下工作，效率很高，H桥电路保证速度和方向的简单控制。

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自动寻迹、避障智能小车设计

图2.2 H型桥式电路

H桥电路的调速特性好，且调速范围宽，过载能力强，且能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。 2.2.5 传感器

本设计外围传感部分采集包括三大部分：寻迹部分，声音部分，避障部分。寻迹采用红外对管ST188，其采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体组成，采用非接触式检测方式，且检测距离可调范围较大。避障采用集成模块E18-D50NK，声音传感器则采用由电压比较器LM393及驻极体话筒构成的声音传感器模块。

3 系统硬件部分设计

3.1 主控器AT89C51

AT89C51单片机拥有4K bite ROM(Read Only Memory），且具有低电压、高性能8位微处理器的工作特性[7]。

单片机中的EEPROM存储器可以循环擦写100次。该装置选用了Atmel的高密度非易失性存储器制造技术制造，兼容现代MCS-51工业标准的指令集和输出管脚。TMEL公司的89C51是一种高效的微控制器，因其将8位CPU和FLASH存储器组合在一个芯片中，故其简单、方便、易使用。89C2051单片机是它的一种精简版。89C单片机制造成本低，且灵活度高，故被广泛应用于嵌入式控制系统中。

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图3.1 AT89C51单片机

AT89C51实物图和引脚图如图3.1，其主要特性如下表3.1：

表3.1 AT89C51特性

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 AT89C51主要特性 兼容MCS-51的指令集和输出管脚 拥有4Kbite可编程可擦除只读存储器 可循环擦除/写入1000次 10年的数据保留时间 全静态工作频率0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 闲置和掉电模式-低功耗 拥有片内振荡器和时钟电路 由于AT89C51单片机要能正常工作必须要有时钟和复位电路等构成单片的最小运行环境，为此本系统的最小控制电路如图3.2所示：

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引用网络图片

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图3.2 单片机最小系统

3.2 复位电路

在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST一直保持高电平，那么单片机就无限循环复位[8]。

复位模式基本包括上电自动复位和开关复位。这两种复位方式如图3.3所示,在上电瞬间，电容两端电压不能突变，且电容负极和reset相连，此时电压全部加在电阻上，rest引脚电压为高电平，芯片复位。随后，5V电源开始给电容充电，电阻上的电压逐渐降低至接近0V，芯片正常工作。

图3.3 复位电路 图3.4 晶振系统

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