2.3、直流電機驅(qū)動模塊

　　電機驅(qū)動我們選擇芯片L298，當然在單片機和L298之間我們加了光耦，用來隔離數(shù)字電路和模擬電路。設計采用的光耦是TLP521-4，它主要由發(fā)光二極管和光敏三極組成。其工作原理如下：當光耦的輸入端(如IN1)接收到高電壓時，發(fā)光二極管沒有導通不發(fā)光，光敏三極管呈高阻態(tài)(可以認為其為斷路)，此時輸出端(如OUT1)輸出高電壓;當光耦的輸入端接收到低電壓時，發(fā)光二極管導通發(fā)光，光敏三極管導通呈低阻態(tài)(可以認為其短路)，此時輸出端輸出低電壓。由此可以看出通過光耦可以順利地將數(shù)字電路的邏輯電壓信號轉換到模擬電路中。而L298是雙H高電壓大電流功率集成電路.直接采用11L邏輯電平控制.可以驅(qū)動繼電器、直流電動機、步迸電動機等電感性負載。在此電路中L298連接保護電路根據(jù)單片機提供的邏輯電壓對電機進行驅(qū)動。具體驅(qū)動方式如下：當使能端為高電平時。輸人端1N1(IN3)為高電平信號，IN2(IN4)為低電平信號時，電機正轉;輸人端INl(IN3)為低電平信號，IN2(IN4)為高電平信號時，電機反轉;INl(IN3)與IN2(IN4)相同時，電機快速停止。當使能端為低電平時.電動機停止轉動。電機驅(qū)動采用的是PWM(脈寬調(diào)制)的方式。這是單片機上常用的模擬量輸出方法，通過外接轉換電路，可以將占空比不同的脈沖轉換成不同的電壓，以驅(qū)動直流電機轉動從而得到不同的轉速。PWM波的占空比越大，電機轉動速度越快，當占空比達到100%時，速度達到最大。電路圖如圖七所示。

　　圖七：電機驅(qū)動電路和光耦隔離電路圖

　　2.4、舵機驅(qū)動

　　舵機驅(qū)動我們選擇的是單片機的P2.6端口，在接到舵機之前我們也用了光耦來隔離數(shù)字電路和模擬電路，如圖七所示。而舵機的連接電路也很簡單，僅僅只有三根線：紅線接5V電壓，黑線接地，白線為信號控制線，接入單片機即可。舵機的內(nèi)部有一個基準電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅(qū)動芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動。接口連接圖如圖八所示。

　　2.5、紅外探測電路和金屬傳感器電路

　　紅外探測采用的是GP2A25集成紅外對管。其工作原理是當其檢測到黑線，即發(fā)射管發(fā)射的信號被黑線吸收而不能接收時單片機的端口得到一個高電平，否則為低電平。金屬傳感器的原理和紅外對管的原理相差無幾。接口連接圖如圖八所示。

　　圖八：舵機、紅外以及金屬探測器接口電路

　　3、程序部分

　　我所設計的三個紅外對管探測地面的算法是：首先中間檢測到黑線，則車直行，這時當黑線偏離時，左右的紅外對管都有可能檢測到。到檢測到就向相應方向轉。這時黑線必將到達中間的紅外對管下面，車又直行。以下(圖九)為程序流程圖。

　　圖九：程序流程圖

　　程序有很多都是老師提供，只有紅外巡線的程序是我自己編寫，故我將此段程序?qū)懹诟戒浿小?/p>

　　4、調(diào)試部分

　　當電路板焊接好以后，首先是在不通電的情況下進行測試，看有無短路斷路問題存在。還好，我此次焊接的電路板并沒有這種問題。下一步就是通電測試了。主要是看單片機有沒有起振，有沒有開始工作，各管腳的電壓值等等啊。還好，一切正常。第三步就是燒寫程序以后的程序測試了。這也是耗費我最多時間的地方。在測試中，我先是發(fā)現(xiàn)自己的電路數(shù)字電路和模擬電路的相互干擾特別嚴重，舵機在工作的時候會很顫。于是我把電路分離開，重新測試。這時在測試的過程中我先后發(fā)現(xiàn)了其中一個直流電機存在問題，舵機也壞了。我又更換它們再次測試。

　　在整個測試過程中，我收獲頗豐。以前沒有調(diào)試過舵機，這次終于在自己的努力和老師的不吝賜教下學會了如何調(diào)試舵機。還有就是對整個電路系統(tǒng)的把握上也得到了很大的提高。

　　5、總結

　　看到小車比賽的視頻或是現(xiàn)場的比賽，勾起了兒時的美好回憶，興起了自己動手制作智能巡跡小車的念頭。曾經(jīng)還認為小車的硬件部分應該是比較簡單的，通過自己的實踐才明白，從小車的整體構思設計到每個零件的設計和加工，都蘊含了機械設計的各項原則，滿足性能要求，經(jīng)濟、可靠、外形美觀的諸多限制。

　　在小車轉向方面，我們認真研究了阿克曼原理并查閱了相關的資料最終采用解析法確定了平面等腰梯形四雙搖桿機構，實現(xiàn)了小車轉向時靈敏、準確，純滾動無滑動的完美結構。

　　電路方面，我們的收獲也很大。不僅鍛煉了自己在電路板焊接、測試方面的能力，包括了檢查錯誤，改正錯誤的能力;還學習了單片機的有關知識，這其中包括了直流電機、舵機、紅外巡線等方面的知識。

　　總之，在這兩周的學習中，我們收獲頗豐。鍛煉了自己的動手動腦能力，還學習了好多理論知識，而且這是理論和實踐的完美結合。

　　參考文獻：

　　【1】 周 彬. 基于Proteus的單片機PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設計.重慶職業(yè)技術學院學報,2007(7).

　　【2】 郭天祥。51單片機C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略。電子工業(yè)出版社。2009.1

　　【3】 陳立德。機械設計基礎(第二版)。高等教育出版社。2008.2

　　【4】 侯玉寶、陳忠平、李成群?；趐rotues的51系列單片機設計與仿真。2008.9

　　附錄：

　　1、 總電路圖

　　2、 機械結構總圖