《光電應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)》實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

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1、1紅外遙控智能小車方案設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，利用紅外遙控器控制小車的啟動(dòng)和停止，能夠輕松自如的實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能，當(dāng)需要檢測小車運(yùn)行到黑線上來是否有循跡功能時(shí)，就可以用紅外遙控器控制小車行駛到有黑線的地方，當(dāng)小車遇到有黑線時(shí)，切換紅外遙控按鈕，小車就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)循跡功能模塊，讓小車沿黑線跑。每個(gè)模塊都是相互獨(dú)立又相互協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)了小車的智能控制。系統(tǒng)控制框圖如圖1所示：蜂鳴器模塊屯機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電源電路模塊循跡模塊紅外接收模塊紅外遙控模塊超聲波模塊顯示模塊

2、圖1系統(tǒng)控制框圖1.2主控系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，用來實(shí)現(xiàn)論文設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小車的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，單片機(jī)控制簡單、方便、快捷、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá)60KFLASHROM,這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，能很好地保護(hù)了自己的勞動(dòng)成果。根據(jù)這些分析，我選定了STC1

3、2C5A60S2單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置。1?3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使Z工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，正確的調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，便于更好的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。H型橋式電路保證了簡單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性較強(qiáng)，是一種比較廣泛應(yīng)用的PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，因此選用L293Do這種調(diào)速方式具有調(diào)速性能優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圉廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。1?4電源

4、模塊采用兩節(jié)18650可充電式鋰電池7.2V,經(jīng)過7805穩(wěn)壓電路得到5V電壓，為單片機(jī)機(jī)和各模塊供電。此電池的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕，電流穩(wěn)定，能夠滿足本次設(shè)計(jì)的要求。1-5循跡模塊本設(shè)計(jì)采用兩只接近反射式光電傳感器RPR220,這種傳感器價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定。RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個(gè)碑化掾紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度硅平面光電三極管。本種類的傳感器可以根據(jù)地面上反射光的強(qiáng)度傳感器的的接收器電平也會(huì)隨之發(fā)生變化，將電平的變化傳到運(yùn)算放大器來將輸出的高低電平反饋到單片機(jī)中，因此循跡模塊中還需要一塊運(yùn)算放大器芯片LM3

5、24D。光電傳感器的探測距離太近（一般最大距離為3cm）,因此在焊接過程中需要很好的控制傳感器的距離。1?6顯示模塊常用的數(shù)碼顯示器件主要有LED數(shù)碼顯示器和LCD液晶顯示器。LCD顯示器具有低功耗、散熱小、淺薄輕巧、顯示銳利、屏幕調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，同時(shí)又是現(xiàn)在市場的主流產(chǎn)品，價(jià)格較以往也有大幅的下降。因此我選定LCD1602作為小車的顯示裝置。1.7蜂鳴器模塊因?yàn)樵谛≤囋谘E過程中，當(dāng)兩邊的紅外傳感器都檢測到有障礙時(shí)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警功能，因此本設(shè)計(jì)選擇5V有源蜂鳴器作為小車的報(bào)警器。1?8紅外遙控模塊木設(shè)計(jì)需要對小車進(jìn)行紅外遙控小車的行駛路線，因此需要

6、一個(gè)紅外遙控模塊，因?yàn)檫@個(gè)模塊有現(xiàn)成的產(chǎn)品，所以就肓接購買紅外解碼遙控器。1.9紅外接收模塊綜上小車需要紅外遙控，在有紅外的發(fā)射器的情況下還需要紅外接收模塊，所以本設(shè)計(jì)采用靈敏度較高的HX1838傳感器，輸出形式為：數(shù)字量輸出，跟上面的遙控模塊可以配套使用。1.10超聲波測距模塊本設(shè)計(jì)中小車具有測距功能因而選擇采用HGSR04超聲波測距模塊來實(shí)現(xiàn)此功能，模塊包括超聲波發(fā)射器，接收器與控制電路。測距距離可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，精度可高達(dá)3mm。此模塊也是直接購買成品。2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)2.1主控電路的設(shè)計(jì)2.1.1STC12C5A

7、60S2單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技牛產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/抗干擾強(qiáng)的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對肓流電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。CLKOUT2P1.0P1.1ECIP1.2CCPOP1.3SSCCP1P1.4MOSIP1.5MISOP1.6SCLKP1.7M7RSTRXDP3.0TXDP3-1INTOP3.2I5TrrP3.3CLKOUTOP3.4C

8、LKO17T1P3.5WR.P3.6RDP3.7XTAL2XTAL1GND140