基于SCMC/EMCU 51的智能循線車(chē)模設(shè)計(jì)

安徽工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 苑香平 王鎮(zhèn)霖 陳 陽(yáng) 王 偉 張勝結(jié)

1 前言

感器所受到的干擾，一般在光線較暗的環(huán)境中使用該模塊。

圖1 SCMC/EMCU 51最小系統(tǒng)PROTEUS仿真電路圖

眾所周知，為激發(fā)當(dāng)代大學(xué)生潛在的創(chuàng)新思維而設(shè)立的諸如全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等各式各樣的科技活動(dòng)不勝枚舉。然而，就循線越野類(lèi)競(jìng)賽來(lái)說(shuō)，尋求一種制作成本偏低且能夠圓滿完成特定任務(wù)的車(chē)模卻是一個(gè)永恒的話題。

應(yīng)此要求，設(shè)計(jì)出一種智能循線小車(chē)模型。該車(chē)模不僅有較為簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)，而且行車(chē)控制程序也得到優(yōu)化，可通過(guò)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步測(cè)試其動(dòng)態(tài)性能。

2 車(chē)體模型設(shè)計(jì)

2.1 SCMC/EMCU 51最小系統(tǒng)

Single Chip Micro-Computer/Embedded Micro-Controller Unit 51即51單片微型計(jì)算機(jī)或嵌入式微控制器，外接電源電路、晶振電路和復(fù)位電路就可以組成SCMC/EMCU 51最小系統(tǒng)（以AT89C51RD2型單片機(jī)為例），其PROTEUS仿真電路圖如圖1所示。其中晶振X1（頻率為12MHZ）、GND、電容C1和電容C2構(gòu)成晶振電路，VCC、GND、電容C3和電阻R1構(gòu)成復(fù)位電路，電源電路默認(rèn)。

2.2 紅外尋跡

紅外對(duì)管是一種光電尋跡傳感器，主要由發(fā)射端和接收端2部分組成，車(chē)?？刹捎?路紅外對(duì)管模塊進(jìn)行路徑識(shí)別。其基本工作原理可以簡(jiǎn)述為：只要每一路傳感器的接收端不能夠準(zhǔn)確地收到發(fā)射端發(fā)來(lái)的信號(hào)，那么就表示該模塊無(wú)法正常工作，相應(yīng)的TTL輸出端自然就不會(huì)輸出低電平有效信號(hào)。為減少傳

2.3 直流電動(dòng)機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電磁機(jī)械裝置，其勵(lì)磁方式多樣，具有良好的調(diào)速性能，故車(chē)模可用其拖動(dòng)車(chē)體循線行進(jìn)。

上述3個(gè)部分只需加上節(jié)能、環(huán)保的電源模塊便可搭建出如圖2所示的智能循線小車(chē)模型。

圖2 智能循線小車(chē)模型簡(jiǎn)圖

圖3 車(chē)模行車(chē)路徑

該車(chē)模可在圖3所示的固定黑線軌道上自由運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下：人為按下車(chē)載啟動(dòng)按鈕，車(chē)模進(jìn)入預(yù)定軌道，同時(shí)SCMC/EMCU 51的內(nèi)部定時(shí)器開(kāi)始記錄車(chē)模運(yùn)行時(shí)間。然后，在2路紅外對(duì)管的引導(dǎo)下，4路小型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)模行進(jìn)，直到SCMC/EMCU 51內(nèi)部定時(shí)器所設(shè)置的停車(chē)時(shí)刻來(lái)臨后，車(chē)模才執(zhí)行停車(chē)指令。之后，SCMC/EMCU 51延時(shí)繼續(xù)檢測(cè)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若直流電動(dòng)機(jī)持續(xù)動(dòng)作，SCMC/EMCU 51會(huì)向電源端繼電器發(fā)送停車(chē)控制信號(hào)，徹底斷開(kāi)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片供電電源，以保證車(chē)模在該時(shí)刻可靠停車(chē)。反之，SCMC/EMCU 51不會(huì)發(fā)出任何操作指令。

值得注意的是，缺乏“靈魂”的車(chē)模是無(wú)法動(dòng)作的。因此，只有搭載下文所述的行車(chē)控制程序才能達(dá)到在循線越野途中某一時(shí)刻準(zhǔn)確停車(chē)的目的。

3 行車(chē)控制程序設(shè)計(jì)

以車(chē)模運(yùn)動(dòng)過(guò)程為基石，可對(duì)應(yīng)繪制出圖4所示的行車(chē)控制程序流程圖，據(jù)此能夠編制出程序總體框架，以便于進(jìn)一步模塊化編程。

圖4 車(chē)模行車(chē)控制程序流程圖

PWM（Pulse Width Modulation）即脈沖寬度調(diào)制，該技術(shù)基于沖量等效原理，能夠?qū)Φ确坏葘捑匦尾}沖的寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)以等效獲得所需波形。利用其基本原理可以模擬出控制直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的相關(guān)程序，而定時(shí)程序的編寫(xiě)也只需合理配置定時(shí)器的相關(guān)寄存器即可。

下面給出行車(chē)控制主程序，對(duì)車(chē)模動(dòng)態(tài)過(guò)程作一補(bǔ)充說(shuō)明。

“

/************************行車(chē)主控************************/

{

Init_TIMER();//定時(shí)器初始化—設(shè)置車(chē)模停車(chē)時(shí)刻

while(1)

{

void PWM（）； //PWM控制調(diào)速

while( fl ag_stop == 1) //停車(chē)時(shí)刻狀態(tài)標(biāo)志位檢測(cè)

{

void car_stop(); //執(zhí)行停車(chē)指令

while( fl ag_motor == 1)//電機(jī)狀態(tài)標(biāo)志位檢測(cè)

{

void relay_stop(); //繼電器斷開(kāi)—可靠停車(chē)

}

}

}

}

/********************************************************/

”

4 結(jié)語(yǔ)

該智能循線小車(chē)模型集低成本硬件設(shè)備與已優(yōu)化軟件控制程序于一體，經(jīng)驗(yàn)證其動(dòng)態(tài)性能良好，可輕松實(shí)現(xiàn)循線越野途中定時(shí)停車(chē)的功能，因此在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽當(dāng)中取得了優(yōu)異的成績(jī)。相信隨著創(chuàng)新科技的可持續(xù)發(fā)展，性能更加優(yōu)良的車(chē)模會(huì)越來(lái)越多。

引文

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