玩具避障小车实验报告.

7参考文献
（1）模拟电子技术
（2）数字电子
（3）谭浩强，《c语言设计》
（4）苏丽萍，《电子技术基础》
图3总体硬件电路图
3.2 驱动电路
小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。
智能小车驱动电路实现如图所示。
（2）在确保电路没有问题的时候，小车还是不能行走。
解决方法：检查元器件好坏，在排除元器件问题后，检查程序问题。
（3）在红外避障功能中，小车不能按程序设计一样走，当遇到障碍物时不是先后退在左转而是直接停止。
解决方法：检查电路连接有没有问题，当排除电路连接问题后，检查程序问题，确保程序没有问题时，我们想到可能是接受管的接收参数问题，所以我们在接受管1、2管脚加上一个滤波电路。
利用2位LED显示秒值，实现秒表计时显示。以2个按键KE1、KE2、分别实现启动、停止等功能。用中断的编程使用定时器，定时器工作在定时方式，实现1秒定时，每50ms溢出中断一次,中断20次后就到1秒钟；秒表计时显示用动态显示方式实现，通过键盘扫描方式取得KE1、KE2的键值，用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止等功能。
6实验心得
经过一学期的努力，我们的红外避障小车项目如期完成，并取得预期的成果。作为该项目的参与者，我们都有各自的分工协作。
回首这个项目的制作，我们都得益匪浅。最初开始制作小车的前半部分对我们来说并不困难，因为其中涉及到的电路图我们也能看懂，焊接我们在之前的专业学课也学习过。但越到后期制作就越困难重重。首先是程序的编写问题，程序总是不稳定，达不到预期的功能效果。后来在添加红外避障功能的时候更是屡屡出现问题，例如，发射管不亮，发射管亮了，但是接收管又出现不能很好接收信号，数码管显示不完整，蜂鸣器不响等问题。但是经过我们组成员的努力和坚持，才将问题一一排除，成功解决。
红外线发射接收电路原理图如图所示。
图8 红外线发射及接收电路图
采用红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制，这样减少外界的一些干扰。 接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。采用红外线发射与接收原理。利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射距离远近由RW调节，本设计调节为10CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。利用单片机的中断系统，在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。由于只采用了一组红外线收发对管，在避障转弯方向上，程序采用遇障碍物往左拐方式。如果要求小车正确判断左转还是右转，需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰比较小，性价比高。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率，采用单片机程序解决。发射信号强弱的调节，由可调精密电阻调节。
2位LED显示的位码由单片机的P2口输出，段码由P0口输出，P2口线与LED之间接有200欧限流电阻，LED为共阳极数码管，显示方式为动态显示方式。
3.5 红外传感器电路
采用红外线避障，利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜。
图2系统组成框图
通过开发制作，对于设计基于单片机最小系统的自主学习是很有帮助的，后续的电路测试和调试对于提高电路分析的实践能力也是有益的。小车模型的行驶速度主要受电源电流的影响，也可通过单片机的PWM方法进行控制，但考虑到本作品由5V电池供电，小车行驶速度较慢，所以没有进行行驶速度的控制，可留待今后的进一步扩展开发。
玩具电动避障车
设计报告
班别：
指导老师：
组员： xxx 学号：xxxx
1 作品功能
1.1基本功能
定点直走、后退、转弯、停止
通过单片机AT89S52控制电机驱动集成芯片L293D使小车可以行走。
当按下第一个按钮时小车精确直走，转弯，后退，当按下第二个按钮时小车停止前进。
1.2 拓展功能
（1）红外避障
按下按钮小车直走，当前方有障碍物是小车后退一小段路程，之后向左转弯，按下另一按钮时小车停止。
其中红外发射信号调制所需的38KHz脉冲信号，是由定时器0中断子程序实现的，其定时时间为13 。行驶时间的计数是由定时器1的中断子程序实现的，最大设置行驶时间为95s。
系统程序是采用C语言设计，程序框图如下：
左转
图-4主程序流程图图-5避障程序流程图
5实验结果分析
（1）刚开始时按要求把电路的元器件焊上去，但是调试时功能实现不能达到要求。解决方法：我们从头开始检查电路焊接方面有没有问题，果然发现有虚焊。我们重新焊接。
一个项目的成功需要反复的尝试和不厌其烦的修正。小车项目的制作给我们提供了一个创新思维、思考问题、解决问题的机会。通过亲身参与实践这个项目，我们各方面的能力都有一定的提高。
这次制作让我们学会了要勤快，多学多问，善于思考，独立但不孤立，承受得住失败，耐得住寂寞，懂得团队的协作和凝聚团队的智慧和力量去解决问题。
图4 智能小车驱动电路
小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，采用电机驱动芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V，经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。L293D实体图如图所示。
3 .3 电源电路
电源电路主要由稳压器组成,输出5V直流电压。如图3.5所示。
图6电源电路
3.4 数码管显示和蜂鸣器电路
采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易。故采用LED数码管显示。显示电路如图所示。
图7 数码管显示电路图
P2.5、P2.7
动态显示
蜂鸣器
1个蜂鸣器
P0.2
红外发射管
红外发射驱动电路
1个红外发射管
P2.3
38MHz脉冲间歇发送
红外接收管
1个红外接收管
P2.2
收到信号为低
4软件电路设计
本系统的程序设计主要包括直流电机直行、后退和停止控制、小车转弯控制、红外发射信号调制、红外接收信号判断、按键读入判断、时间参数设置和数码管动态显示、蜂鸣器等模块。
（2）数码管显示
按下按钮小车开始行走，数码管开始计时。当按下另一按钮时小车停止，数码管计时也随即停止。
（3）蜂鸣器控制
当按下小车开始或停止按钮时蜂鸣器都会响。此外在红外避障功能中，当小车遇到障碍物时蜂鸣器也会响。
2 总体方案
采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射，经接收送入单片机调制控制电机。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
图4 L293D实体图
L293D芯片内部结构如图所示。
图5 L293D内部结构图
表一 使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系
EN A（B）
IN1（IN3）
IN2（IN4）
电机运行情况
H
H
L
正转
H
L
H
反转
H
同IN2（IN4）
同IN1（IN3）
快速停止
L
X
X
停止
L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，调试通过。
3硬件电路设计
3.1 总体硬件电路
本作品采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过I/O端口输出38KHz的脉冲信号产生红外发射管的调制信号，通过红外接收管，由其2个I/O端口分别检测左前方和右前方的红外反射信号。由单片机通过排阻驱动控制2位7段数码管和1个蜂鸣器，实现行驶和设置时间的动态显示，以及声响提示。由单片机的2个I/O口分别读入按键信号，实现行驶时间的设置。其系统组成如图所示。
3.6单片机I/O口分配
表2
外围电路
外围电路接口
控制对象
单片机I/O口
备注
L293D
EN1
左轮电机
P3.5
IN1
P2.0
IN2
P3.4
EN2
右轮电机
P3.7
IN3
P2.1
IN4
P3.6
2个按键
P2.2、P2.6
2位数码管
排阻
数码管字型端口
P1.0~P1.6
小数点不显示
2个三极管8550的基极
数码管位控端口
基本原理如图所示。
图1 总体方案设计图
电机驱动电路部分采用高电压，高电流，四通道驱动集成芯片L293D。避障部分采用红外线发射和接受原理。行驶记时由软件实现，显示采用普通七段LED。声光提示部分用蜂鸣器和发光二极管来实现。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现。