AT89S52单片机智能小车控制系统设计+电路图(2)
图1 AT89S52引脚排列
2.1.2 传感器的选取
反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内，在其前方装一块反射板，利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。其工作原理：自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需的信息。反射式光电传感器的特点：安装接线简便、安装使用时便于光路对齐、不受被检测物体的形状、颜色和材质的影响、相对于对射式光电传感器，节省安装使用空间。本论文设计的智能小车就是采用反射式光电传感器来检测行车道路实现小车的自主循迹。在使用过程中反射式光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若在电池供电的情况下电流取值应小，此时抗干扰性下降，在结构设计时应考虑这点，尽量避免外界光干扰等不利因素[6]。
2.1.3 采用PWM[3]调速的直流电机
无刷直流电机是由驱动器及电机构成，作为比较典型的一种机电一体化产物具有以下优点：
（1） 兼有传统直流电机的优势，在此基础上去掉了碳刷、滑环的结构；
（2） 在较低速度，较大功率环境中可以完美运行，同时减轻了负载；
（3） 体积较小、重量较轻、出力较大；
（4） 调速的使用性较强，过载能力较强，可以进行无级调速；
（5） 整体的可靠性、稳定性、兼容性较好，故障排除和文护比较简单；
（6） 工作效率较高，由于本身没有碳刷等耗损，节电效率较好；
对于以上分析总体说来，本论文采取的PWM调速系统的响应速度和精度等指标标比较理想。电枢电流的脉动量较小，比较容易连续，而且可以不必外加滤波电抗也能稳定的运行。本系统的调速范围宽、使用元件少、线路比较简单。无刷直流电机结构如图2。
图2 无刷直流电机结构
2.2 整体硬件系统框图
智能小车要实现自主循迹功能和自动避障功能就得准确的探测预定轨道和障碍物的位置，对预设轨道的探测相当于让小车有了一双“眼睛”，可以让小车按着轨道行进。所涉及的避障控制系统是源自于自动导引小车（Auto Guide Vehicle , AVG），使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
本论文设计制作的智能小车可以作为机器人的典型代表，它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、CPU、执行部分。智能小车要实现自主循迹、自动避障、测量实时温度等功能,首先经过安装在小车上的传感器进行信号采集，包括探测黑白线信号和障碍物信号，经过处理后传送至控制芯片单片机，然后由单片机进行信号分析并给调速模块发出指令，通过对小车的调速实现按轨迹行驶及自动躲避障碍物等功能[16]。智能小车整体框图如图3。
图3 小车整体框图
2.3 主电路的设计
2.3.1 电源电路
电源工作性能的好坏关系到整个控制系统的稳定。电源电压采用24V，由于单片机电压为5V，因此我们需要把电源电压转换为适合各元件工作的额定电压。本论文设计了一种电源转化电路，将电源电压转换为5V。其中5V给单片机和集成电路供电，由于无刷直流电机额定电压为24V，则直接由电源电压供电。为了提高电源的输出电压稳定性，本设计在输出端加上了滤波器。电源电路如图4所示。