图3总体硬件电路图
3.2 驱动电路
小车电机装有减速齿轮组,考虑不需调速功能,采用市面易购的电机驱动芯片L293D,该芯片是利用TTL电平进行控制,对电机的操作方便,通过改变芯片控制端的输入电平,即可以对电机进行正反转操作,很方便单片机的操作,亦能满足直流减速电机的要求。
智能小车驱动电路实现如图所示。
图4 智能小车驱动电路
小车电机为直流减速电机,带有齿轮组,考虑不需调速功能,采用电机驱动芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平,驱动感性负载(比如继
5
电器,直流和步进马达),和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A,最大可达1.5A,Vss电压最小4.5V,最大可达36V;Vs电压最大值也是36V,经过实验,Vs电压应该比Vss电压高,否则有时会出现失控现象。L293D实体图如图所示。
图4 L293D实体图
L293D芯片内部结构如图所示。
图5 L293D内部结构图
6
表一 使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系
EN A(B) H H H L
IN1(IN3) H L IN2(IN4) L H 电机运行情况 正转 反转 快速停止 停止 同IN2(IN4) 同IN1(IN3) X X
L293D可直接的对电机进行控制,无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表,用程序输入对应的码值,能够实现对应的动作,调试通过。
3 .3 电源电路
电源电路主要由稳压器组成,输出5V直流电压。如图3.5所示。
图6 电源电路
7
3.4 数码管显示和蜂鸣器电路
采用LED七段数码管,采用经典电路译码和驱动,电路结构简单,并且可以实现单片机I/O口的并用,显示效果直观,明亮,调试容易。故采用LED数码管显示。显示电路如图所示。
图7 数码管显示电路图
利用2位LED显示秒值,实现秒表计时显示。以2个按键KE1、KE2、分别实现启动、停止等功能。用中断的编程使用定时器,定时器工作在定时方式,实现1秒定时,每50ms溢出中断一次,中断20次后就到1秒钟;秒表计时显示用动态显示方式实现,通过键盘扫描方式取得KE1、KE2的键值,用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止等功能。
2位LED显示的位码由单片机的P2口输出,段码由P0口输出,P2口线与LED之间接有200欧限流电阻,LED为共阳极数码管,显示方式为动态显示方式。
8
3.5 红外传感器电路
采用红外线避障,利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射,发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行解调,输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小,且易于实现,价格也比较便宜。
红外线发射接收电路原理图如图所示。
图8 红外线发射及接收电路图
采用红外线避障方法,利用一管发射另一管接收,接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近,由于红外线受外界可见光的影响较大,因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制,这样减少外界的一些干扰。 接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处理。采用红外线发射与接收原理。利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射,发射距离远近由RW调节,本设计调节为10CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行解调,输出TTL电平。利用单片机的中断系统,在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。由于只采用了一组红外线收发对管,在避障转弯方向上,程序采用遇障碍物往左拐方式。如果要求小车正确判断左转还是右转,需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰比较小,性价比高。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率,采用单片机程序解决。发射信号强弱的调节,由可调精密电阻调节。
9