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1、智能寻迹小车设计与制作 （硬件电路设计） 湖南信息职业技术学院信息工程系 主讲：雷道仲 要点 电机控制电路设计 寻迹电路设计 避障电路设计 显示电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 根据系统设计方案可知，智能寻迹小车主要由以下几个模块电路构成 要点 声控电路设计 报警电路设计 系统整体电路设计 系统整体原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 机控制电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 机控制原理电路 机控制原理电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 动芯片 1、引脚功能说明 引脚功能如下表所示： 湖南信息职业技术学院信息工程系 1、引脚功能说明 引脚名称 引脚功能 2、 7、 10、 15
2、 信号输入引脚 3、 6、 11、 14 信号输出引脚 4、 5、 12、 13 散热器和接地 1、 9 信号使能控制脚 ， 输入 1， 电机全速旋转； 0， 停止 16 电源电压 8 电机驱动电压 ， 用于调速 表 1 1 湖南信息职业技术学院信息工程系 2、内部结构图 湖南信息职业技术学院信息工程系 3、逻辑图 湖南信息职业技术学院信息工程系 4、真值表 表 1 2 输入 输出 Y A H H L H L X L Z 5、 功能描述 湖南信息职业技术学院信息工程系 桥驱动程序。 A，至 36 00毫安，电压是从 至 36 个设备是专为驱动等感性负载继电器，电磁阀，直流双极步进和马达，也可以
3、给其他高电流 /高电压提供电源负载。兼容所有的 个输出都是推拉式驱动电路，与达林顿三极管和伪达林源。 5、 功能描述 湖南信息职业技术学院信息工程系 启用 1,2 ,4 使能输入为高电平时，相关联的驱动器被启用和他们的输出处于活动状态，并在其输入端的同相。当使能输入为低，这些驱动器被禁用其输出关闭，在高阻抗状态1,2和 2的使能端（高电平使能）；3,4适当的数据输入端，每对驱动程序的形式一个完整的 直流电机 湖南信息职业技术学院信息工程系 本设计中直流电机 所介绍的驱动芯片 部形成一个 似如 图 直流电机 湖南信息职业技术学院信息工程系 湖南信息职业技术学院信息工程系 从图中可以看出，其形状类
4、似于字母“ H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。 4个开关所在位置就称为“桥臂”。 从电路中不难看出，假设开关 A、 机为正向转动，则开关 B、 流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。借助这 4个开关还可以产生电机的另外 2个工作状态： 直流电机 湖南信息职业技术学院信息工程系 （ 1） 刹车 将 B 、 A、 C）接通，则电机惯性转动产生的电势将被短路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。 （ 2） 惰行 4个开关全部断开，则电机惯性所产生的电势将无法形成电路，从而也就不会产生阻碍运动的反电势，电机将惯性转动较长时间。 直流电机 湖南信
5、息职业技术学院信息工程系 细分下来，晶体管有双极性和 集成电路（例如 是将它们集成而已，其实质还是这两种晶体管，只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。 实际使用的时候，用分立元件制作 在市面上有很多封装好的 上电源、电机和控制信号就可以使用了，在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的 298N、 直流电机 迹电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 迹电路原理图 寻迹电路原理图 湖南信息职业技术学院信息工程系 本车红外对管设计是红外发射管一直发射信号，接收管时刻准备接收信号。 两对对着地的红外管发射红外信号，信号在白色的地面上反射回接收管，通过接收管把信号送回单片机进行处理，完成相
6、应的动作。 假如在黑色的地面上，信号被地面吸收，就无信号返回，单片机检测到无信号，根据程序也会做出相应的动作。 寻迹电路原理 障电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 障 原理图 避障电路原理图 湖南信息职业技术学院信息工程系 避障电路由单片机、比较芯片 外 发射对管等元器件构成。电路工作过程如下： 首先，比较芯片的 2脚为比较基准电压输入， 该引脚通过电源串联分压，取得一个大约 准电压作为比较电压。比较芯片的 3脚为比 较电压的输入端，该电压取之反馈回来的红外 信号。当小车前进过程中，前方无障碍，则红 外 避障 电路原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 接收管的阻值会很大，从而输出一个高电 平
7、（约 5V）给比较芯片的 3脚，这样经过比较 芯片的比较，在比较芯片的 2脚输出一个高电 平给单片机 片机根据接收到的电 平就可以判别前方有无障碍。当前方有障碍时 出低电平给比较芯片的 3 脚，比较芯片从而输出低电平给单片机 避障 电路原理 示电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 码管内部结构及封装图 g f a b 6 7 8 9 10 a g f b c e d h 1 2 3 4 5 e d c h a b c d e f g h a b c d e f g h （ a）引脚分布图 （ b）共阴数码管 （ c）共阳数码管 图 八段数码管显示块 湖南信息职业技术学院信息工程系 主要由
8、8段发光二极管组成，如图 a）所示。图 a）中， a 过 a 个发光段的不同组合，可以显示 0 9和 A 6个数字和字母。例如，当 a、 b、 g、 e、 示数字“ 2”，当 a、 f、 e、 显示字母“ F”。 数码管显示工作 原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 图 b）和（ c）所示。其中图（ b）为共阴极结构。即把 8个发光二极管阴极连在一起。这时如果需要点亮 a 只需要在相应端输入高电平即可；输入低电平则截止。比如我们现在要显示数字“ 3”，则只要在对应的 a、 b、 c、 d、 其他端送入低电平即可，点亮为“ 3”。图（ c）为共阳极结构。其显示端输入低电平有效，高电平截止。 数码
9、管显示工作 原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 表 4母与显示代码之间的对应关。 显示字符 共阴极段码 共阳极段码 显示字符 共阴极段码 共阳极段码 0 30 8 70H 1 06H 60H 2 54 A 77H 88H 3 40 B 73H 4 66H 99H C 39H 62H D 51H 6 72H E 79H 86H 7 07H 71H 8 4显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系 湖南信息职业技术学院信息工程系 数码管显示方式 点亮 是静态显示 ；二是动态显示。（本设计采用静态显示。）所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。如图 位静态
10、电路每一位可单独显示。只要在要显示的那位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持显示相应的显示字符。这种电路的优点是：在同一瞬间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。 湖南信息职业技术学院信息工程系 数码管显示方式 每位 根端口线。因而，在数据较多时往往不采用此种设计，而是采用动态显示方式。 所谓动态显示，就是将要显示的多位 位的段选端口，然后采用动态扫描方式一位一位地轮流点亮各位显示器。如图 位 湖南信息职业技术学院信息工程系 数码管显示方式 端口 4 端口 3 端口 2 端口 1 8 根段码线 8 根段码线 8 根段码线 8 根段码线 G N D G N D G N D G N D
11、 图 4位静态 湖南信息职业技术学院信息工程系 数码管显示方式 图 4位 动 态 P 1 . 0 P 1. 1 P 1. 2 P 1. 3 P 1 . 4 P 1. 5 P 1. 6 P 1. 7 A T 8 9 C 5 1 P 2 . 0 P 2. 1 P 2. 2 P 2. 3 5V 控电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 控电路图 图 声控 电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 声控电路由晶体三极管 8050)、电阻 中 3组成分压式共射放大 电路。具体工作过程如下：当平时没有声音对 准话筒时，晶体三极管的基极电压（ 电源经电阻 于 远小于 此，三极管的基极获得一 个比较小的电压（约 故基本处于临界 截止状态，因此在三极管的 声控电路工作 原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 集电极输出一个高电平送给单片机的 口；当由声音对准话筒时，该声音转换成电 信经 晶体三极管处 于放大状态，此时 通作用被嵌位成低电平传给单片机的 。单片机根据采集到高、低电平来判断需不需 要作
