基于89C51單片機(jī)光電玩具汽車電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

方小坤

摘要：本文結(jié)合實(shí)際，提出運(yùn)用89C51單片機(jī)開(kāi)發(fā)光電玩具汽車電路系統(tǒng)的方案，整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能；80C51單片機(jī)；光電檢測(cè)器；PWM調(diào)速；電動(dòng)小車隨著兒童玩具產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，關(guān)于智能玩具汽車的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究，可見(jiàn)其研究意義很大。本方案設(shè)計(jì)的光電電動(dòng)小車能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車，整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文將探討如何利用AT89C51單片機(jī)[1]進(jìn)行光電玩具汽車電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

光電玩具汽車采用80C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制[2]。開(kāi)始由手動(dòng)啟動(dòng)小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過(guò)規(guī)定的起始黑線，由超聲波傳感器和紅外光電傳感器檢測(cè)，通過(guò)單片機(jī)控制小車開(kāi)始記數(shù)顯示并避障、調(diào)速；系統(tǒng)的自動(dòng)避障功能通過(guò)超聲波傳感器正前方檢測(cè)和紅外光電傳感器左右側(cè)檢測(cè)，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。

2主要分電路設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)速電路

為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器[3]。可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖1為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。

脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開(kāi)換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。

2.2 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)[4]，即利用各種傳感器對(duì)電動(dòng)車的避障、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。

本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測(cè)路面的起始、終點(diǎn)（2cm寬的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應(yīng)起始的記數(shù)開(kāi)始和終點(diǎn)的停車的需要。見(jiàn)圖2電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路。

2.3 顯示電路

本設(shè)計(jì)中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器，并具有雙重功能，在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年﹑月，另一片顯示時(shí)﹑分；當(dāng)小車行駛時(shí)，分別顯示時(shí)間和行駛距離。

3測(cè)試分析

按照設(shè)計(jì)的基本要求對(duì)制成的電動(dòng)車進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析：

⑴計(jì)時(shí)精度分析：計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。

⑵測(cè)距精度分析：測(cè)速系統(tǒng)采用了電機(jī)軸光電碼盤檢測(cè)技術(shù)。電機(jī)軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級(jí)減速，變比1/16。車輪周長(zhǎng)135mm,光電碼盤與電機(jī)軸安裝在一起，電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生2個(gè)脈沖，車輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生32個(gè)脈沖，理論測(cè)量精度可達(dá)135mm/32=4.22mm<4.5mm。

⑶定位精度分析：本設(shè)計(jì)采用實(shí)際測(cè)量與軟件補(bǔ)償技術(shù)，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：航天航空大學(xué)出版社，2000,46～50.

[2]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001,56～64.

[3]趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊(cè)，第一版.化學(xué)工業(yè)出版社，2004,590～591.

[4]何希才,新型實(shí)用電子電路400例.電子工業(yè)出版社,2000,60～65.