基于STC12C5A60S2的智能四驅(qū)小車(chē)的設(shè)計(jì)

舒金意 咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于STC12C5A60S2的智能四驅(qū)小車(chē)的設(shè)計(jì)

舒金意 咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本產(chǎn)品采用一塊STC12C5A60S2單片機(jī)作為控制核心，輔以四驅(qū)小車(chē)循跡模塊、電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，構(gòu)成了一個(gè)能夠自動(dòng)循跡的智能四驅(qū)小車(chē)。利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車(chē)的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車(chē)，自動(dòng)尋跡功能。

STC12C5A60S2單片機(jī) 光電檢測(cè)器 PWM調(diào)速 電動(dòng)小車(chē)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)功能要求

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

1.2 設(shè)計(jì)電路框圖

選用STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，輔以必要的模擬，數(shù)字電路，四驅(qū)小車(chē)循跡模塊，電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，構(gòu)成了一個(gè)能夠自動(dòng)循跡的智能四驅(qū)小車(chē)。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

圖2 四驅(qū)小車(chē)循跡模塊部分電路原理圖

圖3 四驅(qū)小車(chē)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(jìn)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(guò)程中用TAB鍵來(lái)更改元器件的參數(shù)。接著進(jìn)行相應(yīng)的電氣連接，此過(guò)程應(yīng)避免連接錯(cuò)誤，完成后應(yīng)使用軟件自帶的編譯功能進(jìn)行查錯(cuò)。

2.2 PCB板的繪制

在已完成的電路原理圖上，進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。首先創(chuàng)建一個(gè)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(dǎo)入到PCB板上，進(jìn)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(chē)安裝與調(diào)試過(guò)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(jī)驅(qū)動(dòng)板焊好，調(diào)試并檢測(cè)各電路板，確保功能正常。

4.2 四驅(qū)小車(chē)下底盤(pán)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(dòng)以方便電池安裝與拆卸。注意：只能有一個(gè)螺釘固定，不然安裝電機(jī)時(shí)面積不夠。

第二，電機(jī)與車(chē)輪的安裝：先將底板上的“T”整理出來(lái)，一個(gè)電機(jī)用兩個(gè)“T”物和2個(gè)螺絲（φ3×30）加2個(gè)螺帽固定。找一個(gè)可以固定的位置，將一個(gè)“T”物品插入內(nèi)側(cè)，再找另一個(gè)“與T”物品在另一邊，將電機(jī)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(zhǔn)下底板上最前面5個(gè)小孔中靠左右兩邊的2個(gè)小孔。先將螺絲從反面插上來(lái)，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(duì)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(duì)應(yīng)的接上。注意：接線時(shí)要完全的接觸，不能接錯(cuò)，不然達(dá)不到預(yù)計(jì)的效果。

4.4 四驅(qū)小車(chē)上底盤(pán)部件的安裝

4.4.1 電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的安裝

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

第二，杜邦線的連接：將6根電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的杜邦線分別與上底板上的“ENA、IN1、IN2、IN3、IN4、ENB”對(duì)接，2根給主控板提供電源的總線分別與“+5V、GND”插口對(duì)接。注意：接線時(shí)要完全的接觸，不能接錯(cuò)、接反，不然達(dá)不到預(yù)計(jì)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(zhǔn)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(lái)，將銅柱擰上去固定，再將電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(cè)試

5.1 直流電機(jī)管腳配置

5.2 電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(yùn)算狀態(tài)

5.5 簡(jiǎn)單測(cè)試

從小車(chē)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(hào)，ENA/ENB懸空或輸入高電平，相應(yīng)的電機(jī)則會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明小車(chē)測(cè)試正常沒(méi)有問(wèn)題。

6 使用注意事項(xiàng)

①安裝電池時(shí)，一定要注意電池的正負(fù)極，切勿裝反。

②長(zhǎng)期不使用電池時(shí)，請(qǐng)將電池從電池盒中取出。

③不要讓小車(chē)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（堵轉(zhuǎn)狀態(tài)：由于小車(chē)所受阻力過(guò)大，造成車(chē)輪打滑或停止的現(xiàn)象），這樣會(huì)造成很大的堵轉(zhuǎn)電流，有可能會(huì)損壞小車(chē)的控制電路。

經(jīng)過(guò)上述的軟硬件程序設(shè)計(jì)，完成了利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車(chē)的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車(chē)，自動(dòng)尋跡功能。在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)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(jìn)行汽車(chē)入庫(kù)等功能。

[1]王靜霞,單片機(jī)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(dòng)小車(chē)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].白城師范學(xué)院學(xué)報(bào),2012,(05):30-33

[3]余熾業(yè),宋躍,雷瑞庭.基于STC12C5A60S2的智能循跡小車(chē)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,(11):46-49+121

[4]付強(qiáng).Altium Designer軟件在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技傳播,2011,(14):165-166

[5]王文華.基于80C51單片機(jī)的智能小車(chē)設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù),2010,(04):9-10+13