智能小车设计毕业论文(4)

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PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。如图 3-7 PT2272引脚图：

图 3-7 PT2272解码电路引脚图

编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8 脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用。同一个系统地址码必须一致，不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。

3.3 红外对管寻迹模块

寻迹是指小车在白色地板上循黑线行走，本系统采取的方法是红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光[7]。由此过程来改变接收管的输出电压，单片机以电压的变化为依据来执行小车电机确定行走路线。

3.3.1 模块系统分析

图3-8为红外线寻迹安装图，图3-9为寻迹模块实现原理图，分析如下：

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图 3-8 红外线寻迹安装图

图 3-9寻迹模块原理图

如图3-9是整个红外线寻迹过程实现的原理图。四针接口处P3，P4的1，2脚是跟红外线发射管连接，3，4则是跟接收管相连，放置插针是为了更容易实现红外线管的放置。由于红外线接收光的变化可以让接收管上的电压发生变化，相当于可变电阻，这种特性为设计提供基本的保障。比较芯片LM358（LM393）可以根据接收管的电压和参考电压进行比较后输出相应电平。此图的比较接法为正接法，就是当红外线管遇到黑线时，反射减少，“+”断输入电压增加，使的输出端输出电压为高，经上拉电阻R12（R20）上拉后达到单片机有效接收电平。小车进入寻迹模式后，即单片机开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号，即进入判断处理程序,先确定2个探测器中的哪一个探测到了黑线，如果左面传感器（红灯亮）探测到黑线，即小车左半部

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分压到黑线，车身向右偏出，此时应使小车向左转；如果右面传感器（黄灯亮）探测到了黑线，即车身右半部压住黑线，小车向左偏出了轨迹，则应使小车向右转。在经过了方向调整后，小车再继续向前行走，并继续探测黑线重复上述动作，实现方向控制，按照黑线行驶。

其中， R11和R19为限流电阻，防止红外线发生管因电流过大而烧坏；由R14和一个可变电阻组成的电路为参考电压电路，由于检测小车行驶的过程会因环境或则黑线材料的改变使输出电压成一个变化值，所以通过可变电阻来改变参考电压，使能正常运行；同时R12和R20为上拉电阻，让输入单片机的电压达到高电平；发光二极管则是能更直观的判断出哪对传感器在起作用。

3.3.2 LM393芯片介绍

双电压比较器电路—LM393，如图3-10 LM393原理结构图和表3-1 引脚功能表。

图 3-10 LM393原理结构图

表3-1 引脚功能表

引出端序号

1 2 3

功能 输出端1

符号 OUT1

引出端序号

5 6 7

功能 符号

正向输入端2 1N+(2) 反向输入端2 1N-(2) 输出端2

OUT2

反向输入端1 1N-(1) 正向输入端1 1N+(1)

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4

地

GND

8

电源

续表3-1

VCC

3.4 红外避障模块

红外避障模块主要实现小车的避障处理，当小车检测到前面有障碍物时，由单片机发出指令实现小车停止功能。其实现原理与红外线对管寻迹模块基本一致，只是为了实现更好的避障效果（主要是距离问题），所以采用了自制红外接发电路。

3.4.1 红外避障电路介绍

本模块主要有两部分组成，38KHZ的红外发射模块和接收比较模块，采用38KHZ频率段是能有效的排除可见光的干扰，实现避障有效距离50CM左右，更好的完成对电机的控制。如图3-11 红外线避障电路原理图。通过555芯片组成多谐振荡器，根据式（3-1）可设计出38KHZ方波信号

F?1/Tl?Th?1.43/(R1+2R2)C （3-1）

图 3-11 红外线避障电路原理图

接通电源后，电容C被充电当2脚VC上升到2Vcc/3，使3脚Vo为低电平，同时内部三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，VC下降，当VC下降到Vcc/3时，

Vo翻转为高电平。当放电结束时，T截止，Vcc通过R1、R2向电容C充电，上升

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到Vcc/3时，电路又翻转为低电平，如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波，由3脚输出，再通过三极管9013驱动后由发射管发出并由接收模块接收实现单片机控制[8]。

3.4.2 555芯片工作原理

NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳度控制器，其输出驱动电流可达200MV。在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定；在单稳态工作方式时，其延时时间由一个外接电阻和一个外接电容确定，可延时数微秒到数小时。工作电压范围：4.5V?VCC?16V。如图3-12 555内部框架图。

图 3-12 555内部框架图

其中图中2脚的功能为触发，5脚功能为控制电压，6脚功能为阀值，7脚功能为放电端。

3.5 电机驱动模块

小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，所以采用电机驱动芯片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。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

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