方小坤

摘要：本文結(jié)合實際，提出運用89C51單片機開發(fā)光電玩具汽車電路系統(tǒng)的方案，整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高，具有較強的實用價值。

關(guān)鍵詞：智能；80C51單片機；光電檢測器；PWM調(diào)速；電動小車隨著兒童玩具產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，關(guān)于智能玩具汽車的研究也就越來越受人關(guān)注，全國各高校也都很重視該題目的研究，可見其研究意義很大。本方案設(shè)計的光電電動小車能夠?qū)崟r顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車，整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高，具有較強的市場競爭力。本文將探討如何利用AT89C51單片機[1]進行光電玩具汽車電路系統(tǒng)設(shè)計。

1系統(tǒng)整體設(shè)計

光電玩具汽車采用80C51單片機進行智能控制[2]。開始由手動啟動小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的起始黑線，由超聲波傳感器和紅外光電傳感器檢測，通過單片機控制小車開始記數(shù)顯示并避障、調(diào)速；系統(tǒng)的自動避障功能通過超聲波傳感器正前方檢測和紅外光電傳感器左右側(cè)檢測，由單片機控制實現(xiàn)。

2主要分電路設(shè)計

2.1 調(diào)速電路

為順利實現(xiàn)電動小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計采用了可逆PWM變換器[3]?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。在設(shè)計中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖1為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。

脈寬調(diào)制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點輸入信號就可使其輸出電壓達到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。

2.2 檢測電路設(shè)計

檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測[4]，即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。

本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、終點（2cm寬的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應(yīng)起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要。見圖2電動車的方向檢測電路。

2.3 顯示電路

本設(shè)計中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器，并具有雙重功能，在小車不行駛時其中一片顯示年﹑月，另一片顯示時﹑分；當(dāng)小車行駛時，分別顯示時間和行駛距離。

3測試分析

按照設(shè)計的基本要求對制成的電動車進行產(chǎn)品測試測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析：

⑴計時精度分析：計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。

⑵測距精度分析：測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術(shù)。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生2個脈沖，車輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生32個脈沖，理論測量精度可達135mm/32=4.22mm<4.5mm。

⑶定位精度分析：本設(shè)計采用實際測量與軟件補償技術(shù)，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。

[參考文獻]

[1]何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：航天航空大學(xué)出版社，2000,46～50.

[2]李廣弟.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001,56～64.

[3]趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊，第一版.化學(xué)工業(yè)出版社，2004,590～591.

[4]何希才,新型實用電子電路400例.電子工業(yè)出版社,2000,60～65.