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1、電子設(shè)計(jì)大賽設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱(chēng)_____智能搬運(yùn)小車(chē)__學(xué)生學(xué)院___物理與光電工程學(xué)院_隊(duì)員莊偉林林鑒杰陳奕利2009年5月1日37裝配圖（正面）智能搬運(yùn)小車(chē)設(shè)計(jì)報(bào)告一、總體框架（1）、本搬動(dòng)小車(chē)通過(guò)單片機(jī)AT89S52，用三個(gè)373分時(shí)輸入外部信號(hào)，通過(guò)分析處理，再用一個(gè)573芯片輸出步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，成功地實(shí)現(xiàn)了取放黑鐵，尋找右光源和左光源的功能。（2）、電路方框圖。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)取放鐵片普通光敏電阻控測(cè)光源光敏對(duì)管PRP控測(cè)黑鐵片輸出聲光信號(hào)（3）系統(tǒng)總框圖。四相六線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)LM2003主控芯片AT89

2、S52系統(tǒng)總框圖37二、硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)。1、主控芯片AT89S52。AT89S52主要性能；　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線(xiàn)、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。　　功能特性描述At89s52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atm

3、el公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟

4、件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程FlashAT89S52?！?、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)取放鐵片?？紤]到電磁鐵耗電很大，所以我們選擇用直流電機(jī)機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)鐵片的取放。通過(guò)L298芯片驅(qū)動(dòng)，用直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)磁鐵的磁鐵上升（放下鐵塊）或下降（吸上鐵片）。我們考慮了幾種方案實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；37L298電路圖如下。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖L298電路圖3

5、7升上磁鐵，放下鐵片天然磁鐵平衡臂步進(jìn)電機(jī)直流電機(jī)鐵片萬(wàn)向輪放下鐵片放鐵片原理圖37直流電機(jī)天然磁鐵平衡臂步進(jìn)電機(jī)放下磁鐵，吸上鐵片鐵片萬(wàn)向輪取鐵片原理圖3、探測(cè)黑白鐵片與邊界。以下為我們考慮的方案；37我們使用PRP光電對(duì)管實(shí)現(xiàn)對(duì)黑白鐵以及邊界的探測(cè)。光電對(duì)管實(shí)物圖電壓比較器TL084信號(hào)處理實(shí)物圖37PRP光電一體化對(duì)管原理圖R21M光電對(duì)管檢測(cè)電路圖3、步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)。方案選擇；由于本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車(chē)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得37十分重要。由于小車(chē)要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案

6、：方案1；采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確地定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確確定位。方案2：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配方便，但是不能做到很好的定位。權(quán)衡利弊，我們選擇了第一方案。小車(chē)驅(qū)動(dòng)部份我們選擇用二相六線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)可以很好地實(shí)現(xiàn)同步與精確控制功能，但是缺點(diǎn)是耗電大，震動(dòng)大。但權(quán)衡利弊，與直流電機(jī)相雙，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)大，所以我們選擇用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和

7、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)

8、式步進(jìn)電機(jī)（vr）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm）、混合式步進(jìn)電機(jī)（hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。混