循線機(jī)器人小車系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

　　首先循線機(jī)器人小車可以通過捕獲紅外傳感器獲取的信號來引導(dǎo)小車沿著地面上的線條前進(jìn)。從紅外傳感器獲取的信息經(jīng)過信號放大，送入51單片機(jī)，單片機(jī)依據(jù)邏輯判斷決定小車左右兩側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)通過PWM技術(shù)來調(diào)控左右兩側(cè)直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)左右兩側(cè)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，小車進(jìn)行直線行駛；當(dāng)左側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于右側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，小車進(jìn)行右轉(zhuǎn)彎，反之小車進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎。小車采用雙電源供電，即控制部分采用5V直流電供電，而電機(jī)部分采用12V直流電供電。因?yàn)榭紤]到電機(jī)功率不是很大，因此沒有采用光電隔離處理。

　　小車5V電源部分電路設(shè)計(jì)原理圖如下：

　　在設(shè)計(jì)中我原規(guī)劃使小車即可以通過USB供電，又可以通過充電電池組供電，具體選擇哪種供電方式通過S1開關(guān)進(jìn)行切換。由于USB供電電源是標(biāo)準(zhǔn)的5V直流電源，因此就省去了穩(wěn)壓電路。而在通過電池組供電的電路中，當(dāng)S2開關(guān)閉合時(shí)，電池組提供的電壓經(jīng)過U2的穩(wěn)壓再介入系統(tǒng)當(dāng)中。U2我才有的是 LM2940CT-5.0，它可以將輸出電壓穩(wěn)定在5V輸出，輸出電流最大可以達(dá)到1.25A。在電路中加入D9的發(fā)光二極管用于指示是否通電，在D9前串入一個(gè)1K歐的電阻R1用于限流。

　　小車12V直流電源供電部分電路設(shè)計(jì)原理圖：

　　這部分電路設(shè)計(jì)同5V電源部分，只是U5部分換成了LM2940CT-12的芯片，此芯片輸出電壓為12V。

　　下面介紹一下小車動(dòng)力部分的電路設(shè)計(jì)原理圖：

　　小車采用4輪驅(qū)動(dòng)，左右各2個(gè)12V直流減速電機(jī)，通過L298N來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。L298N的輸入分別接STC89C52RC單片機(jī)的P1.4、P1.5、 P1.6、P1.7口。當(dāng)P1.4、P1.5同時(shí)為高電平或者低電平時(shí)電機(jī)B1、B3停轉(zhuǎn)，即小車左側(cè)車輪停轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.4輸出高電平，P1.5輸出低電平時(shí)，B1、B3正轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.4輸出低電平，P1.5輸出高電平時(shí)，B1、B3反轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.6、P1.7同時(shí)為高電平或者低電平時(shí)電機(jī)B2、B4停轉(zhuǎn)，即小車右側(cè)車輪停轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.6輸出高電平，P1.7輸出低電平時(shí)，B2、B4正轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.6輸出低電平，P1.7輸出高電平時(shí)，B2、B4反轉(zhuǎn)；各電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制通過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

　　小車的循線部分電路原理圖：

　　小車采用紅外發(fā)射對管RPR-220來探測地面線條，RPR-220采集到的信號送LM393進(jìn)行放大，然后送入單片機(jī)STC89C52RC的P1.2和P1.3口。原理圖中R13、R14是用于調(diào)諧紅外發(fā)射對管采集信號的靈敏度的。

　　最后是小車大腦部分的電路原理圖：

　　圖中繪制了STC89C52RC的復(fù)位電路和晶振部分電路。

　　循線機(jī)器人小車比較簡單，不比雙足機(jī)器人有眾多活動(dòng)部件的控制和設(shè)計(jì)，循線小車活動(dòng)部件就只是驅(qū)動(dòng)小車的車輪，控制左右車輪的轉(zhuǎn)速來控制小車前進(jìn)方向是直行，還是左轉(zhuǎn)彎，或者右轉(zhuǎn)彎，因此可以看出整個(gè)控制系統(tǒng)簡單。通過簡單的循線機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)，掌握對電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器信號采集、電源供應(yīng)、焊接技術(shù)、設(shè)備采購、系統(tǒng)總體規(guī)劃等部分有個(gè)感性的認(rèn)識，因?yàn)檫@些部分是將來所有機(jī)器人設(shè)計(jì)中不可回避的基本部分。