智能避障小车论文(2)

图1 系统总体方框图

根据系统方案设计，系统包括以下模块：STC89C52主控模块、L298N电机驱动模块、电源模块、超声波测距避障模块、红外避障模块等。各模块的作用如下：

STC89C52主控模块，作为整个智能小车的“大脑”，将发送采集超声波等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机等等完成对智能车的控制。

电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源;

电机驱动模块，驱动直流电机完成智能车的加减速控制和转向控制; 超声波测距避障模块,负责测距和前方避障功能; 红外避障模块,则能够达到避障功能。

7805电源 红外模块 STC89C52主控模块 超声波模块 L298电机驱动模块 第5页共18页

第三章 硬件方案

根据总体方案设计，对硬件结构的要求是：简单而高效，在不断的尝试后确定了以下的设计方案: 3.1.1车体设计

买现成的车模。经过反复考虑论证，我们制定了买左右两轮分别驱动，后万向轮转向的车模方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，后装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。 3.1.2主控制器模块

采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉。 3.1.3 电源模块

采用6节1.5 V干电池共9V做电源，经过7805的电压变换后为单片机，传感器供电。经过实验验证小车工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。 3.1.4电机驱动模块

采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路（图3）。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了L298N(如图2)，L298N是一个具有高电压大电流的全桥

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驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。

图2 L298N

图3

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3.1.5电机模块

本系统为智能电动车，对于电动车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就显得十分重要。

所以我采用直流减速电机（图在附录2）。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生大扭力。能够较好的满足系统的要求。

3.1.6 避障模块

采用超波模块加红外光电开关（图在附录2）组合在一起避障

考虑到本系统需要检测障碍物的距离，避开障碍物，为了使用方便、系统稳定性、便于操作和调试。 3.2 最终方案

经过反复论证，我们最终确定了如下方案： 1、车模用两驱车模

2、采用STC89S52单片机作为主控制器。 3、用6节干电池供电。

4、用超声波模块加红外光电开关进行避障。

5、L298N作为直流电机的驱动芯片。

第四章 硬件实现及单元电路设计

4.1 主控制模块

主控制最小系统电路如图4所示。

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4.2 电源设计

搭建的电源部分电路如图6.

图 4

电源部分的设计主要采用7805芯片，使用7805芯片搭建的电路的优点是简单、实

压可以为9V、12V、15V不等，输出电压稳定在5V，正负误差不超过0.2V。7805芯片如

图5。基于这样的情况再结合电机的工作电压，选取了9V电源作为7805的输入电源，

提供1.5A的电流，在散热足够的情况下可以提供大于1.5A的电流。7805芯片的输入电

7805芯片有3个引脚，分别为输入IN端、输出OUT端和接地GND端，通常情况下可以

用，并且完全能够满足壁障小车单片机控制系统和L298N芯片的逻辑供电的供电需要。

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