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1、机电工程技术2!0""08#年第$37%卷第0"&9期研究与开发小车自动入库系统薛明艮(浙江工贸职业技术学院,浙江温州325003)摘要:小车自动入库系统采用SPCE061A单片机作为小车控制核心,采用自制圆形多角度红外接收器检测车库位置;使用步进电机打开、关闭门栏;采用PWM技术控制电机的转速,H型驱动电路控制电机的转向。基于可靠的硬件设计和抗干扰的双电源供电方案,采用稳定的软件算法,实现对小车在行进过程中精确控制,使其能准确检测光源、找出车库的准确位置而实现自动入库功能。关键词:红外;步进电机;SPCE061A单片机;PWM调速中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1009
2、-9492(2008)09-0043-041前言机驱动电路,这种电路由于工作在管子的饱和或截止状态具有自主识别的智能机器人是当今研究的热门技术,下,效率高,利于节省能源。H型电路可以简单地实现转而智能车是机器人的一个重要分支,广泛的应用于工业控向控制;稳定性也较好。使用PWM调速方案可以很方便制、航空航天等领域。本文介绍的小车自动入库系统,以地在程序上实现对电机调速,减少硬件电路。凌阳单片机SPCE061A作为主控芯片,配以各种传感器,基于上述分析,拟选择方案二。从车库和车体两个方面入手,构建了一个小车自动寻找车2.3方位检测方案的选择库位置,并自动入库,车库的车门在小车靠近时自动开方
3、案一:可见发光二极管与光敏二极管组成的发射-门,在小车进入时自动关门的完整系统。接收模块。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二2方案论证及比较极管的工作产生很大的干扰,一旦外界光亮条件改变,很可能造成误判和漏判;虽然采用强光二极管可以降低一定2.1单片机选择的干扰,但这样会增加额外的功耗。方案一:采用传统的89C51作为小汽车的控制核心。方案二:采用超声波检测,超声波在测距定位方面技51单片机具有价格低廉、使用简单等特点,但其运算速度术成熟,有较大的优势,但超声波发射器体积较大,考虑较低,功能比较单一,如要直接处理硬件部分送来的模拟到小车的带负载能力有限,所以不予采用。信号,则还要
4、外扩A/D转换,控制过程相对比较繁琐。方案三:采用红外发射-接收对管。由于采用了红外方案二:采用16位单片机SPCE061A作为小车的控线管子代替普通可见光管,可以降低环境(光源)对接收制核心,SPCE061A资源丰富,指令周期短,工作效率高,管的干扰。功耗低,自带A/D转换模块,可在线下载,易于调试,适基于上述分析,拟选择方案三。合对小车进行控制。2.4电源选择基于上述分析,拟选择方案二。方案一:采用单一电源(4节AA电池)供电方案。2.2电机驱动方案的选择这样供电比较简单;但由于电动机启动电流很大。而且方案一:采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分PWM驱动的电动机电流波动较大,会
5、造成电源电压不稳,压,从而达到调速的目的,但电阻网络只能实现有级调可能会使传感器误检测,严重时可能引起单片机程序跑速,而数字电位器价格比较昂贵。更主要的问题在于一般飞、复位等异常现象。电动机的电阻很小,但电流很大;分压不仅会降低效率,方案二:双电源供电,将电机驱动电源与单片机及传而且实现困难。感器电源完全隔离,利用光电耦合器进行连接。这样可以方案二:采用大功率达林顿管组成的PWM和H型电收稿日期:2008-03-1843研究与开发机电工程技术2!"00"8#年第$37%卷第"09&期彻底解决电机运行对系统稳定性的影响,从而提高系统的的,可以用它来做其它的实验或开发。可靠性。控制板:控制
6、板负责将来自61板的控制信号转化为基于上述分析,拟选择方案二。能够驱动电动机的信号。3系统总体功能设计4.2电机PWM驱动模块电路本系统由单片机作为小车的控制核心,采用凌阳单片本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路,其机SPCE061A开发系统,利用TIMER定时器/计数器实现电路原理如图3所示。该电路采用复合驱动,以保证电机PWM控制,利用ADC模块实现模拟信号采样实现方向控启动时的大电流要求。B9为高电平,IOB8为低电平时,制。同时采用红外发射-接收器测距定位,利用步进电机三极管Q2、Q3、Q5导通,三极管Q1、Q4、Q6截止,电实现门栏的打开与关闭。小车及车库上原理框图分别
7、如图动机正转。当IOB8为高电平,IOB9为低电平时,三极管1和2所示。Q2、Q3、Q5截止,三极管Q1、Q4、Q6导通,电动机反转。对于IOB9、IOB8这对控制电压,我们采用TIMER定时器信号控制,通过对其占空比的调整对车速进行调节。同时可以通过IOB9、IOB8调整切换来实现电机的正反转[1]。图1SPCE061A单片机控制系统图3PWM原理的H型驱动电路图2车库控制模块4.3全方位红外检测模块当小车启动后,小车要在光源的引导下,正确寻
