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摘 要:随着汽车行业的不断发展,智能电动小汽车越来越受到人们的欢迎,它不仅可以给人们带来娱乐,还可以为人类完成一些工作,给人们的生活提供更多的便捷,所以对于智能电动玩具小汽车的研究是十分有意义的.智能电动玩具小汽车的主要技术有速度、避障、寻光、可编里程等,本文主要介绍了智能电动玩具小汽车的主要硬件结构:如驱动器、传感器、控制器等,还简单介绍了它的软件程序.
关 键 词:智能小汽车;技术;控制
中图分类号:TP273.5文献标识码:A文章编号:1674-7712(2013)20-0000-01
一、智能电动玩具小汽车的硬件结构
(一)传感器模块.智能电动小汽车的传感器模块采用反射式光电开关传感器,考虑到实际路面平整度的限制,为避免错误的接收信息,以及最大限度增加控制距离,采用红外线管代替可见光管来检测地面.通过反复的实验得出结果:当距离地面1厘米时,在白色路面的输出电压为4伏特,黑色路面的输出电压为0.2伏特,将其进行两级反相整形后,白色路面输出电压为5伏特,黑色路面的输出电压为0伏特.通过示波器对小汽车通过黑线时速度情况进行监测,可以发现,小汽车过黑线时,示波器出现一个矩形波,表示在黑线前是高电平,黑线上是低电平,黑线后迅速变为高电平.
(二)MCS控制器.智能电动小汽车选择由8位单片机组成的MCS89C51控制器,此控制器有4组并行I/O口和两个外中断,两个定时器和一个串行中断.存储器选择128B的RAM和4KB的ROM,存储容量能够满足智能小汽车的需要,无需扩展,此外,采用专用擦写器还可以将运行和汇编后的BIN文件写入到ROM当中去.红外信号的输入口选择TO,当外部输入负变时,计数器加1,单片机的三个口经过一级反相接L298作为控制信号,串行口P3.0和P3.1为显示的串行连接的信号出口,如图1所示.
(三)驱动模块.智能电动小汽车的后轮提供动力,起推动作用,前轮来控制方向驱动要经过一个性能优越的直流小电机来实现减速过程.准备一个双全桥式集成芯片作为智能小汽车的电机驱动,此种芯片具有高电压、强电流性能,驱动电感负载,如继电器、进步机和直流马达等.集成芯片L298的驱动性能优越,每个桥的驱动能力有2A/50V,而且L298还具有饱和电压低的特点.为了避免温度过高造成小汽车驱动异常,集成芯片还有过热保护装置.
本篇论文出处:http://www.sxsky.net/zhengzhi/050552461.html
我们采用集成芯片L198的一个H桥来驱动后轮电机,另一个H桥为日后控制前轮转向电机的扩展作为备用.89C51单片机的三个口经由反相器72LS04分别与集成芯片的输入端连接,此时单片机的运行受到严重影响,电机失去控制,反相隔离器能够解决这一问题,提高驱动能力.
(四)显示模块.智能电动小汽车的显示模块采用的是静态显示方式,由6个共阴极的数码显示管组成,数码显示管用74S164芯片驱动,显示系统主要实现对接收的遥控命令以检测系统的报警信息进行显示.当智能小汽车的显示系统显示出一个数字时,该笔画的发光二级管处于恒定发光状态,这样显示系统的显示效果稳定,当驱动电流一定时,显示的亮度高,而且CPU占用少,工作较率高.
(五)语音系统.智能小汽车的语音系统具备发声功能,蜂鸣器作为一种一体化结构的电子讯响器,可以作为语音系统的发声器.压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器是较为常用的蜂鸣器.压电式蜂鸣器接通电源后,多谐振荡器起振,输出音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声.电磁式蜂鸣器通入电压后,由振荡器发出音频信号,电磁线圈将产生磁场,在电磁场的共同作用下,振动膜片周期性地发出声音.
(六)检测系统.在小汽车将要发生碰撞时,检测器能够及时利用传感器发现障碍物,在将要发生碰撞时发出报警鸣声,并且显示系统也会将报警信息呈现出来,有效预防碰撞的产生.在进行障碍物检测时,有两种方案可供选择,方案一:红外线检测障碍物;方案二:超声波检测,与红外线障碍检测相比,超声波障碍监测的抗干扰能力更强.
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(七)遥控系统.(1)红外遥控系统.红外遥控系统功能十分强大,同时具备发射和接受两种功能,编码和解码专用的集成电路芯片能够准确控制操作.其中,发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路.(2)遥控发射器及其编码.用于遥控发射器的芯片有多种,其中HT6221专用芯片由于其易解码等优点,应用比较广泛.遥控器的功能是把不同的按键编成相应的遥控编码,启动按键时,发射器将对应的遥控码发送出去.HT6221的遥控编码是连续的32位二进制编码组,前16位为用户识别码,后16位为是8位操作码和它的反码.
二、软件设计
智能电动小汽车的软件设计是智能小汽车整体设计的核心内容,软件设计包括主程序设计、定时子程序设计、避障子程序设计等.
PWM调速能够将恒定直流电压调制成固定周期的脉冲列,在脉冲宽度发生改变的情况下,直流电机的电枢两端直流平均电压也会发生相应的变化.当直流电机的电压一定时,转矩与转速之间的关系是反比例关系;在当电压改变的情况下,转速和转矩也会不断地发生变化,直流电压就是通过这样的变化关系来调节的.通过实验得出,电压变换周期T与接通时间t的关系为:D等于t/T.通过脉冲调速的电机转速公式为vd等于VmaxD,其中,Vmax为电机固定接通电源时的最高转速.
三、结束语
智能电动玩具小汽车的结构简单,成本低廉,而且功能强大,稳定性高,给人们的生活带来娱乐的同时,还能够给人们提供便捷.作为新兴的高科技装置,智能电动小汽车今后的市场发展空间十分广阔,所以对智能电动玩具小汽车进行深入的技术研究具有十分重要的意义.
参考文献:
[1]吴学伟,刘文玉.智能电动玩具小汽车的控制[J].实验科学与技术,2009.
[2]赵新颖,罗坤基.于80C51控制的智能电动小车系统的设计与实现[J&
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