給大家共享一個(gè)原來(lái)做的51單片機(jī)小車電路資料

小車使用12V鉛蓄電池，電池電量不足時(shí)，無(wú)法帶動(dòng)小車。需要進(jìn)行充電，使用12V的充電器充8小時(shí)為宜。

在安裝是注意接收模塊的安裝方向，安裝如圖1所示。

給發(fā)射模塊供電，發(fā)射模塊電路接口如圖2所示。接線注意正負(fù)。供電電壓（VCC）3~12V都可。

正確連接和電源指示等正常工作后，程序復(fù)位，小車進(jìn)入操作模式選擇，小車的可選模式為（前進(jìn)、后退、紅外尋跡）。程序內(nèi)部設(shè)立標(biāo)志，用于統(tǒng)計(jì)用戶所想要的模式。

K3鍵為確定鍵，每次按下操作鍵（K1、K2、K4）時(shí)，都需要按K3來(lái)通知微控制器當(dāng)前的狀態(tài)。

在小車處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按下K1，K2，K3中的任何一個(gè)時(shí)，都可以使小車停止運(yùn)動(dòng)。

K4鍵為模式選擇鍵。第一次按下K4，確定后（按K3），內(nèi)部程序標(biāo)K4_m=1，程序進(jìn)入前進(jìn)模式。在此時(shí)按K1（或K2），確定后（按K3），小車進(jìn)入左轉(zhuǎn)前進(jìn)（或右轉(zhuǎn)前進(jìn)）狀態(tài)。

第二次按下K4，確定后（按K3）,內(nèi)部程序標(biāo)志K4_m=2，程序進(jìn)入后退模式。在此時(shí)按K1（或K2），確定后（按K3），小車進(jìn)入左轉(zhuǎn)后退（或右轉(zhuǎn)后退）狀態(tài)。

第三次按下K4，確定后（按K3），內(nèi)部程序標(biāo)志K4_m=3，此時(shí)，小車進(jìn)入紅外尋跡狀態(tài)。小車的紅外對(duì)管處在白色的地面上時(shí)，程序默認(rèn)的是前進(jìn)。處于黑色的地面上時(shí)，程序默認(rèn)的是前輪左右轉(zhuǎn)彎，但小車不前進(jìn)。將小車放置于白色有黑線的地面上時(shí)（注意：黑線的寬度應(yīng)為3~4CM為宜，不要超過(guò)紅外對(duì)管的間距！），小車可以自動(dòng)按照黑線前進(jìn)。

第四次按下K4，確定后（按K3），內(nèi)部程序標(biāo)志全部復(fù)位清零。此時(shí)，小車在此進(jìn)入操作模式選擇。

• 操作示范
  

小車上電復(fù)位后，若想直接讓小車后退，操作方法如下。

按下K4，再按K3，再按K4，再按K3，連續(xù)按下之后，小車的標(biāo)志K4_m=2，小車進(jìn)入后退模式。

若想從現(xiàn)在的后退模式進(jìn)入前進(jìn)模式，操作方法如下。

按下K4，再按K3，再按K4，再按K3，再按K4，再按K3，此時(shí)小車的標(biāo)志K4_m=1，小車進(jìn)入了前進(jìn)模式。按下K2，再按K3，小車開始右轉(zhuǎn)前進(jìn)。

摘要：本小組設(shè)計(jì)小車為一款工作在51單片機(jī)下的遙控小車，用無(wú)線電遙控小車運(yùn)行。小車又可以工作在自動(dòng)尋跡狀態(tài)，可以跟隨地面上的黑線前進(jìn)。當(dāng)小車靠近障礙物時(shí)，小車會(huì)自動(dòng)避障。本作品適合單片機(jī)初學(xué)者了解和學(xué)習(xí)單片機(jī)，也適合機(jī)器人愛(ài)好者了解智能控制的基礎(chǔ)教材。

根據(jù)課題的設(shè)計(jì)要求，本方案主要由電源模塊、微控制模塊、尋跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、發(fā)射模塊和接收模塊組成。系統(tǒng)框圖如圖3所示。

為了較好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，我們做了如下的論證。

第一種方案是自己用覆銅板和電機(jī)自制一個(gè)兩電機(jī)小車，前輪使用步進(jìn)電機(jī)做轉(zhuǎn)向，后輪用直流電機(jī)做動(dòng)力。第二種方案也是制作一個(gè)小車，不過(guò)小車前面使用萬(wàn)用導(dǎo)向輪做轉(zhuǎn)向，小車后面用兩個(gè)直流電機(jī)做轉(zhuǎn)向控制，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)小車的速度和轉(zhuǎn)向。這兩種方案中心都是自制一個(gè)小車，考慮到傳動(dòng)裝置的缺乏和購(gòu)買傳動(dòng)裝置的費(fèi)用較高，而且組裝出來(lái)的裝置傳動(dòng)效果可能不太理想，就放棄了自制小車的兩個(gè)方案。

第三種方案是購(gòu)買成品小車，由于得到老師提供的一款玩具小車的底座，通過(guò)分析該小車的轉(zhuǎn)向角和帶負(fù)載能力，都可以滿足本系統(tǒng)的要求。試驗(yàn)時(shí)，在小車上放置四塊較大覆銅板，小車的速度還需要通過(guò)PWM降速，使其速度滿足紅外尋跡的要求。所以最后選擇了該方案。

所選的小車底座有兩個(gè)直流電機(jī)。單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，所以要使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。第一種方案是，選用H橋驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)。H橋驅(qū)動(dòng)電路電路比較復(fù)雜，并且是單片機(jī)直接控制，電路的性能無(wú)法保證。最后不做考慮。

第二種方案是用驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)芯片可以減少電路的復(fù)雜度，使電路美觀，且效率較高。通過(guò)考慮各種驅(qū)動(dòng)芯片的性能和我校實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有資源，選擇了L298N驅(qū)動(dòng)芯片，它可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，并對(duì)兩個(gè)直流電機(jī)進(jìn)行PWM調(diào)速。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，使用現(xiàn)在比較流行的光耦隔離電路，將單片機(jī)控制電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路隔離。

• 小車電源的選擇
  

第一種方案是選用多塊串聯(lián)的可充電鋰電池。但是由于鋰電池的重量較輕，需對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)大的PWM調(diào)速，使得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力大大下降。其次是電池的價(jià)格較高，于是便放棄此方案。

第二種方案是使用12V的鉛蓄電池，第一考慮的就是小車的帶負(fù)載能力，通過(guò)試驗(yàn)得知，小車帶同樣重量的負(fù)載時(shí)，還需要進(jìn)行PWM調(diào)速，速度才可以滿足要求。通過(guò)調(diào)整重心的位置，使重心后移，小車可以自由的進(jìn)行轉(zhuǎn)向，從而對(duì)自動(dòng)尋跡的轉(zhuǎn)向沒(méi)有任何影響，最后便選擇了該方案。

第一種方案是選擇精準(zhǔn)度較高的紅外探測(cè)傳感器，但是考慮到價(jià)格和小車的帶負(fù)載能力，放棄了這個(gè)方案。

第二種方案是使用紅外對(duì)管，特點(diǎn)是價(jià)格低，質(zhì)量輕，對(duì)小車的轉(zhuǎn)向不會(huì)造成影響。在使用時(shí)，測(cè)試的效果不夠理想，檢測(cè)的靈敏度非常低，不能夠滿足自動(dòng)尋跡的要求。在后來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，在每個(gè)紅外對(duì)管的外面套上熱縮管，減少外界光線對(duì)紅外對(duì)管的干擾，使得紅外對(duì)管的檢測(cè)靈敏度大大提高，達(dá)到了尋跡檢測(cè)的要求，所以最后選擇了該方案。

第一種方案是紅外遙控。紅外遙控的電路比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。但是紅外遙控的弊端是容易受到外界光線的干擾，并且紅外遙控必須使遙控端和被遙控端相對(duì)且處于接近一條直線上，這樣根本不能實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的全方位遙控。所以最后放棄了這個(gè)不太合理的方案。

第二種方案是使用無(wú)線電遙控。一般的無(wú)線電電路制作出來(lái)之后的效果太理想，為了保證遙控的效果，選擇了集成的無(wú)線電模塊電路（315M發(fā)射和接收模塊）。為方便對(duì)無(wú)線電的控制，最后選擇了PT2262-L4芯片和PT2272芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼。

1）車體為成品玩具車的底座，包括兩個(gè)直流電機(jī)。

• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路選擇為光耦隔離的L298N驅(qū)動(dòng)電路。
• 電源選擇12V的鉛蓄電池。
• 智能尋跡模塊選用紅外對(duì)管。
• 使用編碼芯片通過(guò)無(wú)線電發(fā)射接收模塊進(jìn)行遙控。
  

1.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

驅(qū)動(dòng)芯片使用的是SGS公司的產(chǎn)品LM298N，15腳Multiwatt封裝的。內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路�？梢苑奖愕尿�(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)。其驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單可靠，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，帶上TLP521光耦后，有利于單片機(jī)的控制。

L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4．5～7 V電壓。4腳接電源電壓，電壓范圍VIH為＋2．5～46 V。輸出電流可達(dá)2．5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，在本模塊中，我們把OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間分別接電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。6（EnA），11（EnB）腳分別接PWM控制端，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

圖4為L(zhǎng)298N的功能邏輯圖，圖5為電機(jī)控制電路原理圖，其中1,15腳為輸出電流反饋引腳，通常在使用中可以直接接地。

本模塊選用的器件是比較便宜的紅外對(duì)管，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管的功率，將紅外線發(fā)射出去，接收管接收經(jīng)過(guò)地面反射回來(lái)的紅外線，由于黑色會(huì)吸收較多的紅外線，從而使接收管接收到的紅外線減少，使接受管輸出端產(chǎn)生電平信號(hào)的變化。為了消除紅外對(duì)管的抖動(dòng)，在電路圖中加入史密斯觸發(fā)器來(lái)穩(wěn)定信號(hào)，選用的集成芯片是74LS14，其內(nèi)部邏輯圖如圖6所示。

紅外尋跡電路原理圖如圖7所示。

在紅外對(duì)管的外面加設(shè)熱縮管，大大提高了紅外對(duì)管的靈敏度，實(shí)物圖如圖8所示。

為了保證無(wú)線電遙控的效果和穩(wěn)定性，選擇了現(xiàn)在比較流行的315M無(wú)線發(fā)射和接收模塊，發(fā)射模塊如圖9所示，接收模塊如圖10所示。

使用編碼芯片可以提高信號(hào)的穩(wěn)定性和正確性，保證遙控時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。使用的芯片是PT2262-L4引腳圖如圖11所示,PT2272引腳圖如圖12所示。

該芯片的優(yōu)點(diǎn)是可以把電壓加到12V來(lái)增大發(fā)射模塊的功率，從而增大了發(fā)射接收的距離，增強(qiáng)了該模塊的實(shí)用性。發(fā)射模塊電路圖如圖13所示，接收模塊電路圖如圖14所示。

制作后的發(fā)射模塊實(shí)物為圖15所示。

本設(shè)計(jì)選用的集成元件L298N，PT2262,PT2272等，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，縮小了硬件空間，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，軟件設(shè)計(jì)使用PWM調(diào)制技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)原有功能的基礎(chǔ)上，減小了電功率，更加節(jié)能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，基本上都使用現(xiàn)在比較通用的電路模塊和集成芯片，利于系統(tǒng)的維護(hù)。設(shè)計(jì)選用的器材實(shí)用性強(qiáng)，價(jià)格較合理，成本適中。本系統(tǒng)小車是智能和人工控制并存，適合單片機(jī)初學(xué)者的制作與學(xué)習(xí)。

本系統(tǒng)可作為單片機(jī)初學(xué)者對(duì)單片機(jī)功能的了解及進(jìn)一步學(xué)習(xí)的實(shí)訓(xùn)教材，提高他們學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣和動(dòng)手能力；也可開發(fā)汽車的自動(dòng)避障功能，提高道路安全的模擬實(shí)驗(yàn)；部分功能模塊，可應(yīng)用于工廠的自動(dòng)控制，例如無(wú)線遙控機(jī)器設(shè)備、工業(yè)產(chǎn)品的自動(dòng)往返運(yùn)輸。系統(tǒng)的自動(dòng)尋跡為智能模塊，也可作為機(jī)器人愛(ài)好者的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)材料。

機(jī)會(huì)！

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