基于凌陽(yáng)16位單片機(jī)的智能車(chē)電路模塊設(shè)計(jì)

　　輪式小車(chē)是智能小車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)的主體部分，由車(chē)身、輪子、變速器、傳動(dòng)軸等結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成。輪式小車(chē)還包括提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)收集智能小車(chē)的自身狀態(tài)信息或外部環(huán)境信息，并對(duì)多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合，動(dòng)態(tài)調(diào)整小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在一定條件下的自主行駛。

　　紅外傳感器模塊

　　電路原理：紅外傳感電路采用反射式紅外傳感器，可以方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控并有效防止誤觸發(fā)，靈敏度容易控制。圖3為紅外檢測(cè)電路，核心IC器件是LM393，該集成塊內(nèi)部裝有兩個(gè)獨(dú)立的電壓比較器。

　　LM393類(lèi)似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱(chēng)為同相輸入端（用“+”表示），另一個(gè)稱(chēng)為反相輸入端（用“-”表示）。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開(kāi)路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端的電壓差大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)。因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。測(cè)速反饋電路由發(fā)光二極管、光電級(jí)管、單穩(wěn)態(tài)電路以及裝在主軸上的光電碼盤(pán)組成。當(dāng)光碼盤(pán)上的孔經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光使光電三極管導(dǎo)通，輸出高電平；當(dāng)光碼盤(pán)上的非孔部分經(jīng)過(guò)光二極管時(shí)，光電極管截止，輸出低電平。產(chǎn)生的周期性脈沖經(jīng)單穩(wěn)電路整形送高速輸入通道IOB2或IOB3外部中斷源，取得每次上升沿的時(shí)間值， 就是定時(shí)器T1的值，每?jī)纱蜹1上升沿值之差為光電脈沖周期，從而可計(jì)算出主軸的轉(zhuǎn)速。

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　電路原理：微型直流電機(jī)以其良好的線性特性、優(yōu)異的控制性能和非常高的效率廣泛應(yīng)用于小功率系統(tǒng)中。為了控制直流電機(jī)，本文采用PWM控制。SPCE064A的 I/OB特殊功能IOB8 、IOB9就直接提供了兩個(gè)PWM輸出口，直接輸出控制信號(hào)即可，無(wú)須另加電路?？紤]到電壓、電流的等級(jí)及尺寸、外觀因素，本文采用L298代替三極管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，如圖4所示。

　　L298可同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)，且輸出電流達(dá)到2A。其ENA（引腳6）和ENB（引腳11）分別于SPCE064A的IOB8和IOB9相連，可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的PWM速度控制。SENSEA、SENSEB為電流反饋引腳，用于實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的內(nèi)環(huán)電流閉環(huán)控制。

　　常規(guī)的智能車(chē)一般引入輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速作為負(fù)反饋行程單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雖然這個(gè)閉環(huán)具有較強(qiáng)的抗干擾性能，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI調(diào)節(jié)器，但是在系統(tǒng)中靜差仍然存在，即在PI控制調(diào)節(jié)器下穩(wěn)態(tài)誤差只能減少而不可能消除。因此，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制效果和性能對(duì)給定穩(wěn)壓源和速度檢測(cè)元件的精度具有依賴(lài)性。