摘要：本文介紹一種以多種傳感器為敏感元件，以AT89C51單片機為控制核心的電動小車的智能控制系統(tǒng)。文中敘述了該系統(tǒng)的硬件設計及軟件流程圖，并給出了實測結(jié)果。該控制技術可用于智能機器人及自動停車控制系統(tǒng)的設計。
關鍵詞：單片機；自動；中斷；控制； 傳感器
Abstract: This paper introduces an intelligent controlling system of an electric tank .This system takes the AT89C51 single chip micyoco as the core of control and multiple sensors as sensing component .This paper also describes the hardware design and the software flow chart and the on-the-spot survey result is given. Its control technology can be used in the design of intellectual robot and auto-stop control system.
Key words: Single Chip Micyoco，automation，interruption，control，sensor
0 前言
當前的電動小汽車基本上采取的是基于純硬件電路的一種開環(huán)控制方法，或者是直線行使，或者是在遙控下作出前進、后退、轉(zhuǎn)彎、停車等基本功能。但是它們不能實現(xiàn)在某些特殊的場合下，我們需要能夠自動控制的小型設備先采集到一些有用的信息的功能。本文正是在這種需要之下開發(fā)設計的一種智能的電動小車的自動控制系統(tǒng)。它以單片機AT89C51為控制核心，附以外圍電路，采用金屬探測器、光電檢測器等傳感器材檢測信號和障礙物；充分利用單片機的串口、并口資源和運算、處理能力，來實現(xiàn)小車的按軌跡直線行走、按軌跡轉(zhuǎn)彎、檢測軌道下的金屬片并顯示其數(shù)目同時發(fā)出聲光警示、躲避障礙物、尋燈光進入車庫，最后停車等智能控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)硬件電路設計
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
1.1尋跡電路設計
本設計需要檢測直線行駛區(qū)和沿弧線行駛區(qū)具有一定黑白對比度的黑線。圖2為尋跡發(fā)射和接收電路，共有兩套，分別檢測左側(cè)車輪和右側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)情況。采取的是反射取樣式，高亮度的發(fā)光二極管與光敏二極管呈V字型放置。光敏三極管接收到的信號用LM358進行電壓比較與放大。圖2的電路在+5V電壓下工作，根據(jù)發(fā)射管和接收管所需的工作壓降和工作電流，選取的負載電阻如圖中所示。此部分電路的設計具有靈敏度高、可調(diào)節(jié)等特點。
圖2 尋跡發(fā)射和接收電路
1.2 金屬探測及報警電路設計
本設計需要檢測在軌道下的未知位置處埋藏的金屬片，并且在檢測到金屬片時，發(fā)出聲光告警。如圖3所示。圖中的探頭為J2D-5NB常閉型接近開關。其輸出電壓可直接送給單片機進行處理。當檢測到金屬片后，單片機馬上輸出信號，控制由NE555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器開始振蕩，驅(qū)動發(fā)光二極管D1閃亮，蜂鳴器B1斷斷續(xù)續(xù)的鳴叫。
圖3 金屬探測器檢測及報警電路
1.3 平行光管方向探測電路設計
此部分設計采用兩對光敏三極管，用于檢測車庫外的200W的燈泡發(fā)出的光線，放在車前部的中間位置。當兩個光敏三極管同時檢測到光時，直線前進。當光敏三極管檢測不到光時，處于截止狀態(tài)，雙運算放大器LM358輸出低電平給單片機的P2.3、（P2.4）后，由程序處理；若左路未檢測到光，則向右拐彎；若右路未檢測到光，則向左拐彎。
當光敏三極管接收到光后導通，相應的LM358輸出低電平給單片機，將繼續(xù)讓小車前進。
圖4 駛向車庫時光檢測電路
1.4電機驅(qū)動電路設計
電源電路的設計在整個系統(tǒng)中起著至關重要的作用。由于采用的是雙驅(qū)動的小車，這部分電路必須能夠輸出兩個不同的電壓值，分別去控制小車的左、右兩個驅(qū)動電機，使小車的兩個履帶的轉(zhuǎn)速相同或不同，從而來控制它的前進和轉(zhuǎn)彎。主要應用四雙向模擬開關CD4066、8緩沖器及線驅(qū)動器74LS244、三端可調(diào)整輸出穩(wěn)壓器LM317及穩(wěn)壓塊7805來完成單片機和小車之間的控制和驅(qū)動信號的連接。為了保證每個單元電路都能夠穩(wěn)定的供電，采取分別供電的方法，控制各個電路的啟動。
圖5 電源模塊電路
