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玩具电动避障车 设计报告 班别： 指导老师： 组员： xxx 学号：xxxx 目录 1 作品功能 2 1.1 基本功能 2 1.2 拓展功能 2 2 总体方案 2 3 硬件电路设计 4 3.1 总体硬件电路 4 3.2 驱动电路 5 3 .3 电源电路 7 3.4 数码管显示和蜂鸣器电路 8 3.5 红外传感器电路 9 3.6 单片机I/O口分配 10 4 软件电路设计 10 5 实验结果分析 12 6 实验心得 12 7 参考文献 12 1 作品功能 1.1 基本功能 定点直走、后退、转弯、停止 通过单片机AT89S52控制电机驱动集成芯片L293D使小车可以行走。 当按下第一个按钮时小车精确直走，转弯，后退，当按下第二个按钮时小车停止前进。 1.2 拓展功能 （1）红外避障 按下按钮小车直走，当前方有障碍物是小车后退一小段路程，之后向左转弯，按下另一按钮时小车停止。 （2）数码管显示 按下按钮小车开始行走，数码管开始计时。当按下另一按钮时小车停止，数码管计时也随即停止。 （3）蜂鸣器控制 当按下小车开始或停止按钮时蜂鸣器都会响。此外在红外避障功能中，当小车遇到障碍物时蜂鸣器也会响。 2 总体方案 采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射，经接收送入单片机调制控制电机。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。??基本原理如图所示。 图1 总体方案设计图 电机驱动电路部分采用高电压，高电流，四通道驱动集成芯片L293D。避障部分采用红外线发射和接受原理。行驶记时由软件实现，显示采用普通七段LED。声光提示部分用蜂鸣器和发光二极管来实现。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现。 3 硬件电路设计 3.1 总体硬件电路 本作品采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过I/O端口输出38KHz的脉冲信号产生红外发射管的调制信号，通过红外接收管，由其2个I/O端口分别检测左前方和右前方的红外反射信号。由单片机通过排阻驱动控制2位7段数码管和1个蜂鸣器，实现行驶和设置时间的动态显示，以及声响提示。由单片机的2个I/O口分别读入按键信号，实现行驶时间的设置。其系统组成如图所示。 图2 系统组成框图 通过开发制作，对于设计基于单片机最小系统的自主学习是很有帮助的，后续的电路测试和调试对于提高电路分析的实践能力也是有益的。小车模型的行驶速度主要受电源电流的影响，也可通过单片机的PWM方法进行控制，但考虑到本作品由5V电池供电，小车行驶速度较慢，所以没有进行行驶速度的控制，可留待今后的进一步扩展开发。 图3总体硬件电路图 3.2 驱动电路 小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。 智能小车驱动电路实现如图所示。 图4 智能小车驱动电路 小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，采用电机驱动芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V，经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。L293D实体图如图所示。 图4 L293D实体图 L293D芯片内部结构如图所示。 　 图5 L293D内部结构图 　 表一 使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系 EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同IN2（IN4） 同IN1（IN3） 快速停止 L X X 停止 L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序