基于STC12C5A60S2的智能四驅(qū)小車的設(shè)計

舒金意 咸寧職業(yè)技術(shù)學院

基于STC12C5A60S2的智能四驅(qū)小車的設(shè)計

舒金意 咸寧職業(yè)技術(shù)學院

本產(chǎn)品采用一塊STC12C5A60S2單片機作為控制核心，輔以四驅(qū)小車循跡模塊、電源及電機驅(qū)動模塊，構(gòu)成了一個能夠自動循跡的智能四驅(qū)小車。利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，自動尋跡功能。

STC12C5A60S2單片機 光電檢測器 PWM調(diào)速 電動小車

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 設(shè)計功能要求

循跡：根據(jù)圖紙要求，在賽道上先進行外圈循跡時遇到障礙物后能后退在相應(yīng)路口進入內(nèi)圈循跡。

1.2 設(shè)計電路框圖

選用STC12C5A60S2單片機為核心，輔以必要的模擬，數(shù)字電路，四驅(qū)小車循跡模塊，電源及電機驅(qū)動模塊，構(gòu)成了一個能夠自動循跡的智能四驅(qū)小車。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

圖2 四驅(qū)小車循跡模塊部分電路原理圖

圖3 四驅(qū)小車主控板的PCB板圖

2 電路原理圖及PCB版圖繪制

2.1 電路原理圖的繪制

使用Altium Designer Summer 09軟件進行原理圖的繪制。將已給的電路圖上的元器件找出放置在電路原理圖中，在放置的過程中用TAB鍵來更改元器件的參數(shù)。接著進行相應(yīng)的電氣連接，此過程應(yīng)避免連接錯誤，完成后應(yīng)使用軟件自帶的編譯功能進行查錯。

2.2 PCB板的繪制

在已完成的電路原理圖上，進行PCB的設(shè)計。首先創(chuàng)建一個PCB文件，使用布線工具繪制PCB板的物理大小，在禁止布線層中規(guī)定有效的電氣框圖。接著將電路原理圖中的元器件導入到PCB板上，進行元器件的布局，布局中應(yīng)參考電路原理圖，遵照“先大后小，先難后易”的原則。

3 部分程序清單

程序清單表及釋義

4 小車安裝與調(diào)試過程

4.1 電路板的焊接并調(diào)試

按照元器件清單將主控板、八路循跡模塊和電源及電機驅(qū)動板焊好，調(diào)試并檢測各電路板，確保功能正常。

4.2 四驅(qū)小車下底盤部件的安裝

第一，電池盒的安裝：選定相應(yīng)底板，在底板后面有一方框中有“電池盒”字樣，把電池盒安裝在其上面，電池盒可左右活動以方便電池安裝與拆卸。注意：只能有一個螺釘固定，不然安裝電機時面積不夠。

第二，電機與車輪的安裝：先將底板上的“T”整理出來，一個電機用兩個“T”物和2個螺絲（φ3×30）加2個螺帽固定。找一個可以固定的位置，將一個“T”物品插入內(nèi)側(cè)，再找另一個“與T”物品在另一邊，將電機放到中間，將螺絲和螺帽依次固定上。

4.3 循跡模塊的安裝

第一，底板銅柱的安裝：找準下底板上最前面5個小孔中靠左右兩邊的2個小孔。先將螺絲從反面插上來，將銅柱擰上去固定，再將循跡模塊放在上面，用螺絲固定。

第二，杜邦線的連接：將8根循跡用的杜邦線與循跡板引腳“OUT1～OUT8”對應(yīng)相連。循跡數(shù)據(jù)接口和電源接口與主控板上定義的端口對應(yīng)的接上。注意：接線時要完全的接觸，不能接錯，不然達不到預計的效果。

4.4 四驅(qū)小車上底盤部件的安裝

4.4.1 電源及電機驅(qū)動模塊的安裝

第一，上底板銅柱的安裝：先找準上底板上最后面“電源及電機驅(qū)動位置”字樣，上面有一白色的矩形邊框，就是電源及電機驅(qū)動模塊的安裝位置，先將螺絲從反面插上來，將銅柱擰上去固定，再將電源及電機驅(qū)動模塊放在上面，用螺絲固定。

第二，杜邦線的連接：將6根電機驅(qū)動用的杜邦線分別與上底板上的“ENA、IN1、IN2、IN3、IN4、ENB”對接，2根給主控板提供電源的總線分別與“+5V、GND”插口對接。注意：接線時要完全的接觸，不能接錯、接反，不然達不到預計的效果。

4.4.2 主控板模塊的安裝

第一，上底板銅柱的安裝：先找準上底板上中間“主控板位置”字樣。上面有一白色的矩形邊框，就是主控板模塊的安裝位置，先將螺絲從反面插上來，將銅柱擰上去固定，再將電源及電機驅(qū)動模塊放在上面，用螺絲固定。

第二，杜邦線的連接：將2根電源及電機驅(qū)動上給主控板提供電源的總線與主控板上反面的“+5V、GND”插口連接。

5 上電測試

5.1 直流電機管腳配置

5.2 電源及電機驅(qū)動板與主控板之間的連接：

5.3 循跡板與主控板之間的連接：

5.4 邏輯運算狀態(tài)

5.5 簡單測試

從小車板子上引出電源VCC和地線GND給IN1/IN2或IN3/ IN4送以1/0或0/1信號，ENA/ENB懸空或輸入高電平，相應(yīng)的電機則會轉(zhuǎn)動，說明小車測試正常沒有問題。

6 使用注意事項

①安裝電池時，一定要注意電池的正負極，切勿裝反。

②長期不使用電池時，請將電池從電池盒中取出。

③不要讓小車長時間運行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（堵轉(zhuǎn)狀態(tài)：由于小車所受阻力過大，造成車輪打滑或停止的現(xiàn)象），這樣會造成很大的堵轉(zhuǎn)電流，有可能會損壞小車的控制電路。

經(jīng)過上述的軟硬件程序設(shè)計，完成了利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，自動尋跡功能。在此設(shè)計基礎(chǔ)上，還可以進一步增加一些其他的功能，比如在途中遇到火災(zāi)避火，能進行汽車入庫等功能。

[1]王靜霞,單片機應(yīng)用技術(shù),北京：電子工業(yè)出版社，2014

[2]李罡,邱育松.智能電動小車設(shè)計與開發(fā)[J].白城師范學院學報,2012,(05):30-33

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