以單片機AT89C51為控制核心的智能電動車的硬件設(shè)計

方瑋

【摘要】 以單片機AT89C51作為智能電動車的控制核心，利用H型PWM電路來控制電動機運轉(zhuǎn)方向從而控制小車的行使軌跡；通過金屬探測傳感器探測金屬，并發(fā)出聲光報警；通過光電傳感器來檢測障礙物，有效避開障礙物。

【關(guān)鍵詞】 單片機AT89C51 PWM光電檢測傳感器 金屬探測傳感器

一、設(shè)計方案

如圖1所示，以單片機AT89C51為核心部分控制器件，利用金屬探測傳感器來對金屬片的探測，利用光電傳感器對障礙物的檢測，用H型PWM電路來完成對電機的正反轉(zhuǎn)，來控制小車的前進(jìn)后退與方向的改變。

二、硬件電路的設(shè)計

1.電機驅(qū)動電路的設(shè)計

采用兩個H型PWM驅(qū)動電路。當(dāng)Ub1為高電平，Ub2為低電平時，Q1、Q4管導(dǎo)通，Q2、Q3管截止，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)Ub1為低電平，Ub2高電平時，Q1、Q4管截止， Q2、Q3管導(dǎo)通，電動機反轉(zhuǎn)。四個二極管可以在Ub1由高變低時，通過D2、D3兩個二極管形成電動機電壓回路?？刂葡到y(tǒng)電源為6V，運用了TLP521-4光耦集成塊，改善驅(qū)動電流。電路如圖2所示。

2.矯正行使方向電路的設(shè)計

為使小車沿著引導(dǎo)線行使，在小車的底部安裝了兩個收發(fā)一體化的紅外傳感器。當(dāng)小車發(fā)生向左發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，右邊的紅外線傳感器就會接收到信號，向CPU申請中斷，CPU將控制前輪電機實現(xiàn)向右轉(zhuǎn)彎矯正；當(dāng)小車發(fā)生向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，左邊的紅外線傳感器就會接收到信號，向CPU申請中斷，CPU將控制前輪電機實現(xiàn)向左轉(zhuǎn)彎矯正。電路如圖3所示。

3.單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計。（1）AT89C51單片機最小系統(tǒng)采用AT89C51單片機與74LS373組成單片機的基本系統(tǒng)，對P2口的P2.5 P2.6和P2.7經(jīng)74LS138地址譯碼器后作為INTEL8279的片選信號，P1口分別來控制前后電機的正反轉(zhuǎn)和驅(qū)動報警電路以及傳感器的收發(fā)電路。電路如圖4所示。（2）顯示電路的設(shè)計 。采用INTEL8279專用芯片，實現(xiàn)鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能。電路如圖5所示。

4.探測電路的設(shè)計的設(shè)計。（1）紅外線傳感器 采用兩個收發(fā)一體化紅外線傳感器，對引導(dǎo)線的檢測，使小車正確的按照引導(dǎo)線行使。（2）金屬的探測 安裝在小車的底部金屬探測傳感器探測到有金屬的時候向CPU申請中斷，使單片機對外發(fā)出聲光報警的同時讓數(shù)碼進(jìn)行顯示所探測到金屬的數(shù)據(jù)。（3）光電傳感器 安裝在小車的前部光電傳感，當(dāng)有障礙物時光電傳感器輸出底電平向CPU申請中斷，CPU又通過P1口來控制電機的正反轉(zhuǎn)。從而使小車避開障礙物。

5.報警電路的設(shè)計

利用音樂芯片和功放電路兩部分來完成的。當(dāng)CPU的P1.4口連續(xù)的輸出高電平時，音樂芯片就開始輸出樂曲信號，經(jīng)功放電路開始報警。

三、結(jié)束語

該電路利用了PWM技術(shù)來解決了電機驅(qū)動，利用光電耦TLP521-4解決單片機與電機之間的隔離，使電機的驅(qū)動電流得到了有效改善；充分利用了AT89C51的強大功能，實現(xiàn)了對金屬可靠的探測、智能化的路線檢測等功能。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 《數(shù)字電子技術(shù)》：江曉安編，西安電子科技大學(xué)出版社出版

[2] 《模擬電子技術(shù)》：江曉安編，西安電子科技大學(xué)出版社出版

[3] 《高性能模/數(shù)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件》：劉書明 劉斌編著，西安電子科技大學(xué)出版社出版

[4] 《單片機原理及應(yīng)用》：張偉主編，機械工業(yè)出版社出版

[5] 《單片機中級教程》：何立明主編，北京航空航天大學(xué)出版社出版