基于AT89C52的直流电机测速系统设计(1)

智能小车

摘要：本设计通过小车这个载体再结合由STC89C51为核心的控制板可以达到其基本功能，脉冲调制的反射式红外线发射接受器组成的避障电路、L298N组成的电机驱动电路、以LCD1602为主显示的显示单元和蜂鸣器构成的告警电路就可以完善整个设计。 关键词：智能控制 脉冲调制 电动车

1.功能概述

智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。将三个红外线光电传感器分别装在车体的左中右，当车的左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，车向右方转向，当车的右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止转动，车向左方转向，当前面有障碍物时规定车左转。于此同时测定速度并显示，在避障小车前进的同时从LCD点阵液晶显示器上显示小车当时速度及前方障碍物的距离。在小车的运动状态实时显示在LCD上。

2.硬件系统设计

2.1系统总体设计原理图

本设计通过小车这个载体再结合由STC89C51为核心的控制板可以达到其基本功能，脉冲调制的反射式红外线发射接受器组成的避障电路、L298N组成的电机驱动电路、以LCD1602为主显示的显示单元和蜂鸣器构成的告警电路就可以完善整个设计。

2.2各硬件模块

2.2.1主控模块

采用STC89C52单片机作为主控制器。STC 89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令

系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，STC 89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。所以我们选择使用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。

2.2.2超声波测距模块

超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。首先利用单片机产生一个大于10us的单脉冲触发信号，通过TRIG管脚输入到超声波测距模块，，再由超声波测距模块发出一个40kHz的周期电平信号并检测回波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波一旦碰到障碍物返回，接收器收到反射波后通过产生一个回响信号并通过ECHO脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。时序图如图1所示，原理框图如图2所示。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。

图1：超声波时序图

2.2.3红外避障避崖模块

避障避崖电路采用红外漫反射式光电开关进行避障避崖。光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被障碍物反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平；当没有光线反射回来时，输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物，由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。本系统只需要检测障碍物，没有十分复杂的环境。下图为光电开关检测障碍物示意图：

2.2.4 LCD显示模块

采用LCD1602，由单片机的总线模式连接。LED显示具有硬件电路结构简单、调试方便、软件实现相对容易等优点，但是由于我们计划要显示小车运动方向和前方障碍距离，LED数码管无法显示如此丰富的内容，因此我们采用LCD液晶显示。LCD液晶具有功耗低，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，显示速度较快，界面友好等优点而得到广泛应用。

2.2.5电机驱动模块

采用电机驱动芯片L298N控制电机。该芯片是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。用该芯片作为电机驱动具有操作方便、稳定性好等优点。采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转，能满足各种不容的特殊运行要求。又由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源。原理图及仿真图如下所示：

2.2.6 告警模块

采用单片机产生不同的频率信号通过蜂鸣器来完成声音提示功能，其硬件电路比较容易实现。 2.2.7 测速模块

本模块通过对射式光电开关结合与车轮同轴的均匀码盘来测量智能小车车轮转速，对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当码盘经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

3.软件系统设计

3.1 避障程序设计

由于采用左中右三个红外来检测三个互夹120°的障碍面，由于三个红外模块就有8种障碍物情况，小

车默认向前行驶，遇到障碍物优先向左转。

避障情况分析表：

情况 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 传感器情况 左 1 1 1 1 0 0 0 0 中 1 1 0 0 1 1 0 0 右 1 1 0 1 0 1 0 M1（左） In1 1 0 0 1 1 1 0 In2 0 1 1 0 0 0 1 M2（右） In3 1 1 1 1 0 1 0 0 In4 0 0 0 0 1 0 1 1 待执行动作 前进 稍微左转 左转90° 左转90° 稍微右转 前进 右转90° 后退左转 0 0 1 注：（1）“0”表示有障碍物，“1”表示无障碍物；

（2）In1、In2控制左侧电极前进或后退，In3、In4控制右侧电极前进或后退;

3.2 避崖程序测试

避崖采用一个红外伸长来检测前方是否悬崖或是阶梯，若有则红外光电管会输出低电平，正常则是高电平，若是低电平，小车就后退直到光电信号位高电平，然后左转90°。

3.3 超声波测距程序设计 程序流程图：

3.4 小车速度检测程序设计

采用在一定的时间内对光电电平信号进行计数，测算出车轮的周长，计算并在LCD上显示出来。 程序流程图：

3.5 主程序设计 程序流程图：

结束语：通过智能小车系统的设计，小车实现了基本避障避崖以及测量前方障碍物的距离，并且能够处理Ｕ型胡同及ＩＩ通道的能力。同时，我们对单片机及其它模块有了具体而详细的认识，系统设计和解决问题的能力得到了一定的锻炼，明白细致耐心在设计工作中的重要性，同时也收获一定的自信心。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于AT89C52的直流电机测速系统设计(1)在线全文阅读。