面向智能家居的机器人控制系统设计

1、摘要机器人技术涉及领域众多，包括电子、机械学、自动控制、传感器技术等，是 一门多技术集合的领域。随着工业自动化在世界的飞速发展，移动机器人在生产 生活中的地位逐渐提高。文章主要讲述了家庭机器人的设计过程，以及机械手的设计方案。以AT89C51单片机作为本次设计核心，借助L298N电机控制芯片以完成对直 流电机的控制，比如如何启停，如何改变方向，改变行驶速度。以应对移动机器 人所需完成任务动作的要求。在如何选择合适的机器人设计中，采用了脉冲宽度 调制技术对电机进行控制，为了达到期望值采用调节占空比大小来实现。关键词：智能家居机器人；AT89C51单片机；L298N电机控制芯片；PWM控制； 电机

2、控制。ABSTRACTRobot technology involves many fields, including electronics, mechanics, automatic control, sensor technology and so on. It is a field of multi technology collection. With the rapid development of industrial automation in the world, the position of mobile robots in production and life is

3、gradually improving. This article mainly describes the design process of the family robot and the design plan of the manipulator.With the AT89C51 MCU as the core of this design, the control chip of L298N motor is used to control the DC motor, such as how to start and stop, how to change direction an

4、d change the speed of driving. In order to meet the requirements of mobile robot for completing tasks. In how to choose the suitable robot design, the pulse width modulation technology is used to control the motor. In order to achieve the desired value, the size of the duty ratio is realized.Key wor

5、ds： Screening manipulator AT89C51 monolithic integrated circuit,; LN298 motor control chip, PWM technology motor control.第一章绪论1.1智能家居机器人的发展现状机器人大家都不陌生，我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环 境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。12随着传感器技术和自动控制技术的不断发展，机器人的性能得到不断提高。机器人 的应用也不再局限与工业生产以及军事领域，它同时还广泛于民用领域，如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等

6、。那么什么样的机器人是服务型机器人呢？这里国际机器人联合会 （International Federation of Robotics, IFR）给出了一个初步的定义： 服务机器人是一 种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作，但不包括从 事生产的设备。13国际机器人发展现状首先，世界掀开全面研究室外移动机器人的序幕的起源，可以追溯到上世纪 80年代左右。当时的美国国防高级研究计划局（DARPA）专门立项，制定了一份地面 天人作战平台的战略计划。如著名的DARPA ”战略计算机”计划，其中的Autonomous Land Vehicle计戈U （1983 1990），也就是我

7、们所说的自主地面车辆或地 面自主车辆计划。美国国家航空航天局（简称：NASA）于1994年在斯珀火山口用自己资助研制的“丹蒂II”八足行走机器人完成了一定的演示。虽然它回归途 中出了点意外，但它却完成了一定探险任务，对以后移动机器人完成此类任务有 重要的参考价值。不仅如此，他们于1997年在火星上使用机器人探险的全球报道也是赫赫有名， 机器人Rocky7克服重重困难，终于不负众望在Lavic湖那充满岩溶流和干枯的湖 床上进行了成功的实验。证明了长距离外星球探险的可行性以及人类对外太空的 浓厚兴趣。对以后再次的外空探索实验打下了坚实的基础。德国的工业实力也不容小视，该国研制的轮椅机器人更是在有大

8、量流动乘客 的乌尔姆市中心和拥挤的汉诺威工业商品博览会的展厅内，凭借该国先进的技术 成功的通过36个小时之久的漫长考验。该轮椅机器人所表现出来的优异性能，在 当时的移动机器人领域独领风骚，让我们由衷的佩服德国工艺。我国机器人发展现状当然，我国也在马不停蹄地研制自己的机器人，1995年由清华大学自主开发 的移动式护理机器人，以其七个自由度的功能，给高位截瘫人员带来了福音，其 功能是在患者无人帮助的情况下，满足患者一定的取药，倒水以及查看书籍的目 的。中国科学院沈阳自动化研究所的 AGV （Automated Guided Vehicle, “自动导 引运输车”）以及防爆机器人。虽然我国这方面起步

9、比较晚，在1990年左右才开始服务机器人的研究工作， 但是丝毫不影响我国对其的热爱和追求。我国服务机器人的市场的初步形成，那 要从2005年起才开初具规模。家用服务机器人市场潜力巨大，增速相对其他类型机器人产业稍稍领先。预 计未来我国机器人市场会持续保持上升趋势，规模和技术将提高到一个新的层次，紧追欧美国家。1-2智能家居机器人发展现状要将移动机器人投入实际生活中，必需使其拥有良好的运动系统、可靠的导航系统、精确的感知能力和一定的安全性能。移动机器人的智能指标有三点1）自主性：指机器人能根据工作的要求和周围的环境，自己制定工作步骤和 方式的能力。2）适应性：指机器人要具有一定的适应能力，能够识

10、别和测量周围环境因素， 并做出正确的、合理的判断的能力。3）交互性：指机器人能与环境、自身各机器原件、人进行互动，能够完成信 息的获取以及处理能力。a机器人结构根据机器人的运动方式可分为：轮式、履带式和步行式。较好的路面则首先考虑轮式和履带式，而步行机器人则更适用于路面情况复杂 的场合。当然，如果路面复杂多样，则可采用轮、腿、履带并用。本课题中的机器 人由于是在家庭环境下工作，所以采用轮式。轮式移动机器人具有控制简单、运动稳定和占用面积小等特点。b机器人体系结构机器人的智能系统是一个高智能、多系统的复杂系统，不是简单的单元连接系统的总功能是将种部件多层次的协调和分工中集成。可以使用包容体系结构

11、（subsumption architectune实现，简单的说就是，一个行为建立在其他行为之上。 当两个行为发生冲突时，一个中央仲裁器决定哪个行为应该优先。它的效果好于 其部分之和。较高层行为包容较低层行为。c运动规划它的目的在于一个存在障碍物的环境中，如何规划机器人行驶路径。运动规划 是否有效，决定了机器人运动时间和能量损耗，好的运动规划可以提高机器人的 工作效率d导航和定位精确的位置定位是机器人需要解决的基本问题。机器人执行任务时首先要解 决导航和定位，有两种位置测量法：相对和绝对位置测量。其中相对定位有里程计法和惯性导航法， 而绝对定位有信标定位、地图匹配、 GPS、概率定位等1-3本

12、课题研究的意义本机器人集机、电、计算机为一体，集合了机械与电气工程专业多门学科的长 处。培养自我专业素养和技术，锻炼技术，增强实力。为以后从事该类工作打下 基础。而且该系统是为开放式的，为以后改善其功能提供了保证。机器人小车系统作 为机器人的移动平台，随着以后对其功能的逐步扩充和完善，我相信以后能得到更 大的使用发展空间。第二章 智能机器人的理论知识和系统方案2.1总体设计思路总体设计框图如下关于CPU的选择则有两个：一个是单片机控制，还有一个是 PLC控制。采用89C51芯片作为控制单元。因为这种单片机的成本低，性能好，抗干扰能力强，超低功耗，低电磁干扰。并且能与传统的 8051单片机程序很

13、好的兼容。它不需要改变硬件和支持系统编程技术。ISP可以在没有程序员的情况下直接在 PCB 板上刻录程序，而且修改和速度调节非常方便 川。传动机构有多种，其中包括齿轮传动、齿条传动、螺杆传动、链传动等。通常我们可以使用电机驱动装置的扭矩特性：扭矩很小，所以如果要增加扭矩，就必须使 用传动装置来提高设备的尺寸和能力来驱动负载。本文设计的机械手主要有一下几个特点是：(1)结构紧凑，这就意味着在满足机械手结构重量最轻以及体积较 小的情况下可以达到需求的传动比和驱动功率；(2)传动刚度大，这种特点可以很好的使系统的固有的频率得到很好的提高，这 样就可以使得系统的在低频率段的振动降到最低，同时使得机械手

14、的扭矩角度变 形很小；(3)回差要小，当机械手的驱动电机转动的时候空行程要小，这样可以得到较高 的位置控制精度；(4)寿命长、价格低。执行机构、控制系统、驱动系统是这次设计机械手的三个重要部分。(1)执行机构1)手腕 手腕是联接手臂与末端执行器的部件，用以调整末端执行器的方位和姿02)手臂手臂是支承手腕和末端执行器的部件。它由动力关节和连杆组 成，它们可以很好的满足末端执行器的位置要求。3)机座 机座是机械手的基础部件，并承受相应的载荷，机座分为固定式 和移动式两类。(2)控制系统由控制系统来领导机械手完成所需完成的动作，主要可分为开环控制系统和闭环 控制系统这两类。现在市面上大多数工业机械手

15、都是由计算机来完成对其的控制。 决策级，策略级和执行级这三级则构成了控制系统控制级：这三级之间如果得到 很好的配合就可以协调的控制整个系统的动作，执行系统相应的操作，使的机械 手臂可以非常有规律的完成一系列的动作和指令，以达到系统要求的结果。(3)驱动系统机械手的驱动装置的用途是需要将得到的信号进行放大之后，来对机械手进行驱 动，实现整套系统的传动。一般来说，需要为机械手安装不同的传感器，安装多 种传感器的目的是为了检测装置的位置和动作，以便更好的进行控制，使得系统 的控制更加的合理1咖。2.2红外通信原理波长在750nm至1mn间的电磁波则被称为红外波，相对于微波，它的频率较高； 而低于波长

16、400至760nm的可见光，因此是一种人的肉眼看不到的光线。红外通 信的原理简单来说就是通过此电磁波将信息传递出去，其作为一个信息传递的中 介。使用调制的方式来发送红外波，对需要发送的信息进行一系列的编码操作， 使其组成一定频率的脉冲，此脉冲用来驱动红外管，红外管再将电信号转换为光 信号的形式进行传播；红外的接收端实际作用是对接收信号进行解调，通过调节 后再将光信号转换为电信号，之后对电信号进行放大、滤波处理，将处理过的信 号最终转回为二进制的信号进行读取。红外通信电路就是信号的调制和解调装置 110红外信号的调制方法有很多，比如我们常用的脉冲宽度调制（PWM以及脉冲位置调制（PPM等方法，本

17、设计采用脉宽调制。二进制调制是由一个单片机完成的， 它的作用是将经过编码的二进制信号，经过调制，将其转到一个非连续的38kHz频率的脉冲序列中，具信号是由红外发射二极管完成发出。例如，我们从下图可 以看出二进制信号的编码波形为A,而B则是一个连续的脉冲用，其频率为38kHz（约为26us） , C是经过调制的间歇性脉冲用，它的作用是用于传输信号。 如图2所示。101是发送的二进制数据。通过一个集成的红外接收器，来完成对二进制信号的解调。接收到的信号（图2.2中的波形D也就是图2.1中的C）内部处理和解调，以及输出波形如图2.3 E（图7） 完全的逆。接收机的解调可以被理解为：当输入脉冲序列时则

18、为低电平，否则输出 呈现为高电平。单片机完成对其的二进制译码。二进制编码波形经由红外接收器 解码为发送器发送的数据。如图 2.3所示，波形E是对其解码恢复得到数据信息 101。发送字节开始，高水平的20个脉冲宽度（我们每个脉冲周期26）发送传输的开始 （同步帧），然后是8位二进制数据发送（高的位置在前面，低后面），和低水平的10 个脉冲宽度被发送到传播，如图2.3所示。在接收同步帧时，输入解码部分。软件抽样判别法是我采取的解码方法，判别阈值为15个脉冲，在阈值时间内t取为低电平（如图10所示），则判定编码为“1” ； 在阈值时间内，如果读取为高电平（如图10所示）则判定为“0”。在解码一个比

19、特之后，需要等到下一个高电平到来，然后再计算15个脉冲来确定读取级别是高 还是低，然后解码。3.3机械手分类机械手的分类大致可分为以下几种：坐标形式、驱动方式和信号输入方式。（1）按坐标形式划分。坐标形式是指执行机构在移动时所采用的参考坐标系统的方式。1）直角坐标笛卡尔坐标机械手的末端执行器是在空间位置上的三个垂直轴运动，即沿X轴的纵向运动、沿Y轴的横向运动，以及沿Z轴的升降。该机械手 不仅位置精度最高，无耦合，而且还控制简单，具有良好的避障性能。但也存在 结构大，运动范围小，灵活性差的缺陷。2）圆柱坐标式机械手改变末端执行器的空间位置是通过两个运动和一个旋转来改 变末的。臂的运动是由垂直柱的

20、平面展开和垂直柱上的两个直线运动和臂绕垂直 柱的旋转构成的。该机械手同样具备位置精度高，控制简单，避障性能好的特点， 但其结构也很大。3）一个线性运动和两个旋转构成了极坐标机械手的运动，即沿手臂方向的X的延伸，绕Y轴的俯仰和Z轴的旋转。该机械手具有占地面积小、结构紧凑、定位精 度高的优点，但它的平衡回避能力较差。4）关节坐标机械手主要由垂直柱、大臂和小臂组成。垂直柱围绕Z轴旋转，构成腰部关节，垂直柱和大臂构成肩关节，大臂和小手臂构成肘关节，大臂和小手臂 构成俯仰运动。该机械手不及具备工作范围大，动作反应灵活还具备避障性能好 等特点，但它还存在一定缺陷，定位精度低，需要解决的平衡问题多，控制耦合

21、 复杂也是一大缺点。目前它的应用越来越多。（2）按驱动模式分1）最广泛使用的电动驱动器之一。在早期，驱动电机采用步进电机，之后研发了 直流伺服电机。现在，交流伺服电机的应用飞速发展。驱动机构的运动可以通过 这种驱动装置直接驱动，并且驱动机构的运动也可以通过由谐波减速机完成对其 减速，具备了结构简单紧凑的优点。2）液压驱动机械手抓取有很大的能力，可以抓住的质量100公斤的物体，油压7 mpa, 液压传动平稳，动作灵敏，但密封要求较高，不应该在高温或低温领域工作，需要配 备一套液压系统。3）气压驱动的机械手拥有结构简单，动作快，价格低的特点。因为对其空气的压 缩性，所以存在工作速度的稳定性较差的缺

22、点，气源的压力较低，一般数值为 0.7MPa,导致其抓取力小，只能完成对几公斤到十多公斤的重量物体的提取。 通过信号输入的方式进行划分。1）由操作者直接使用操作多个自由度的机械手成为人操作机械手。2）固定程序机械手按预定的顺序、条件和位置，逐步地完成给定任务的机械手。3）虽然可变程序机械手与固定程序机械手基本相同，但可以容易的改变工作顺序 和其他信息。4）程序控制机械手。由计算机程序直接给机械手提供操作说明，因此控制方式与 数控机床相似。5）机械手的教学和复制操作可以根据存储在记忆装置中的信息再现人体指令的动 作，教学动作可以自动重复。6）智能机械手借由传感器，可以敏感地察觉工作环境或工作条件

23、的变化，并利用 其决策能力完成布置的任务。第三章智能家居机器人硬件设计STC89C51主控芯片电路本文设计的智能家居机器人单片机为控制核心为 STC89C51 STC89C5俱备了低电 压、高性能CMO8位微处理器，并且带有4K字节闪存，俗称单片机。MCU勺可擦 只读存储器可1000次擦除。该装置采用宏晶高密度非易失性存储器制造技术制造， 同时又兼容工业标准MCS-51指令集和输出弓I脚。宏晶STC89C5混单片机中高效 的单片机，具有多功能8位CPUffi闪存芯片的结合。STC89C5i1片机满足了诸多 嵌入式控制系统灵活、廉价的要求。STC89C5提供以下使用功能:4K字节闪存、128字节

24、内RAM 32个I/O端口、2个 16位定时/计数器、5个矢量2中断结构、一个全双工串口通信端口、一个芯片振 荡器和一个时钟电路。同时，STC89C5何以适当减少到0Hz的静态逻辑运算，满 足两种软件可选择的省电模式。当处在空闲模式时，暂停对CPU的工作，不过允许RAM定时器/计数器、串行通信端口和中断系统继续工作。 断电模式保存了 RAM 的内容，但振荡器停止并禁止其余元件工作，直至下一个硬件复位234 oSTC89C5在控芯片的弓I脚定义如下:VCC:电源电压。连接到5 v o 接地：接地。P0端口：P0端口为8位漏开的双向I/O端口，每脚吸收8TTL门电流。当P0端口 的引脚被第一次写“

25、1”时，它们就被定义为高电阻输入。P0可以用于外部程序数 据内存，则定义为低8位的数据/地址。在FIASH编程中，P0端口被用于原始代码 输入端口。当FIASH检验时，P0输出原始代码。这时，上拉电阻器一定要连接到 P0外部。P1端口：P1端口为8位双向I/O端口，上拉电阻内部提供，P1端口缓冲区可以接 纳输出门电流4TTL当P1引脚被写到1时，它在内部被拉开，可以作为输入，P1 端口向下拉低功率，这将输出电流，这是由于内部的拉开。当编程和检查FLASH时，P1端口此时接U为一个低8位地址。P2端口：P2端口为一个8位的双向I/O端口，拥有内上拉电阻。P2端口缓冲器可 以接收输出门电流4TTL

26、.当P2端口被写入“1”时，管脚里内拉电阻拉开，此时 被用作输入。作为输入，P2端口的引脚被从外部拉下来并输出电流。这是由于内 部的压力。当P2端口用于外部程序内存或16位地址外部数据内存时，P2端口的 输出地址是8比特。当给出地址“1”时，凭借内部拉开带来的优势，一旦读取和 写入外部8位地址数据内存时，P2端口就输出其特殊的函数寄存器。P2端口在 FLASHS程和验证过程中接收到高8位地址信号和控制信号。P3端口：P3是一个具备8个双向I/O端口，同时具有内拉电阻的端口，可接收门 电流为4个TTL。当P3端口被写入到“1”时，内部将其拉至一个高电平级别作为 输入使用。作为输入时，由于外部下拉

27、导致的低电平，P3端口将输出当前的（ILL）, 这是由向上拉的缘故造成的。当P3端口充当AT89C51的特殊功能口使用时则有多 种功能，具体功能可见下列： 备选功能p3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （用行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （计时器0外部输入）P3.5 T1 （计时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号是其具备的功能。RST复位输入。当振荡器复位元器件时，使 RST却保持两个机器周期的高电平时 问。ALE/P

28、ROGg访问外部内存，此时地址锁的输出级别用于锁存地址的低位字节。在 FLASH程中，该引脚的作用是输入编程脉冲。通常，ALE终端在一个恒定的频率周期输出一个正的脉冲信号，相当于振荡器频率的1/6。这样，它可以用于外部输 出脉冲或用于定时。但是，应该注意的是，每当使用外部数据内存时，都会跳过 ALE脉冲。如果想要禁止ALE的输出，可以在特殊功能寄存器（SFR EH1址上设 置成00在这方面上，ALE只执行MOVX而MOVC!令则让ALE工作。止匕外，大头 针也有轻微的升高。微处理器假如在外部执行状态下执行 ALE,则无法完成，该位 无效。PSEN充当外部程序存储器的门控信号。 在获取外部程序内

29、存时，每个机器周期是 2倍/PSEN有效。但是当访问外部数据存储时，这两个有效的/PSEN信号不会出现。 EAVPP当/EA在此期间保持低，外部程序内存（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程 序内存。当加密模式为1时，/EA将锁定内部重置，当/EA结束时，内部程序内存 将被保存。在FLASH程中，同样适用于12V编程电源（VPP）。XTAL1:反向振荡放大器的输入和内部时钟工作电路的输入。XTAL2:从反向振荡器的输出。时钟晶振电路51单片机执行指令12个时钟周期。它需要时钟晶体振荡器电路提供时钟信号。晶振电路的作用是控制程序运行，高速则反应频率较高、快节奏则低速。单片机振荡器的功能是为

30、系统提供基本的时钟信号。如图3.2所示，晶体振荡电路的两个端口分别连接到STC89C5XTAL俐 XTAL2个端口。在单片机中使用11.0592MHz 石英晶体振荡器进行串口通信，很容易设置波特率。我们要使用11.0592MHz的原 因是我们需要在申行通信中计算波特率。波特率必须是一个整数。为了使波特率为整数，晶体振荡器频率数值应为 11.0592MHz晶体振荡器的pin与微处理器通 过连接器连接，使晶体振荡器可以方便地更换。晶振电路产生时钟信号，以确保 处理器在一定的时间序列中工作,晶振电路采用晶体振荡器。Y1是一个晶体振荡器,C3和C4是30pF的负载电容，与Y1兼容。复位电路51单片机复

31、位只需要连接到第9针上的高电平，即可实现连续 2uS。复位电路如 图3.3所示。在系统中，一旦电源启动，系统就会被重置，当电源再次打开时系 统将被重置。+ 5v是用电时，电容器充电（充电电流充电电流，将在最大电流的开 始，随着时间的推移逐渐减少，直到电容器充满电，充电电流变成0,然后电容器是 开放的，这一次是真正意义上的直，所以电源连接。”有一段时间，这一过程中存 在着一个关口。”电容器充电过程中，RST终端电压完全相反的VCE 0（因为充电 电流从一个大的变化是0）。在这个过程中，会有一段时间VCCS高级别上，导致一 个芯片复位（时间常数是由R和C）。但在电容器不再指控后，没有电流通过，RS

32、T是 常数，单片机正常工作。在电路图中，电容器的尺寸为 0.1uF,电阻的大小为10K。 根据公式，电容的计算量可以是电源的0.7倍。（单片机功率为5V,所以电荷为0.7乘以3.5V）,所需时间为10K*0.1uF=1mS也就是说，在系统启动1mSW,电 容两端的电压从0增加到3.5V, 10K电阻两端的电压从5降至IJ 1.5V（串联电路中电 压和总电压之和）。所以在1mS中，RST弓I脚接收白电压是5到1.5V。在5V操作 的51单片机中，电压信号小于1.5V是低电平信号，而大于1.5V的电压信号是一 个高电平信号。因此在引导1mS中，单片机系统自动复位（RST pin接收到高电平 信号时

33、间约为1mS）49。电源供电电路如图3.4所示，电源电路如图3.4所示，整个系统使用4节5电池，电池置于电 池盒内，电池用联。电路板的电源是由开关上的开关置于电路板的电源输入上， 电源与供电装置并联，因为旁路电容的阻抗远小于配电线路的阻抗。电感电抗、 旁路电容的突然电流和不再流过配电线路的电流，因此在功率分布线电感上无电 压产生。旁路电容减小了电流在配电线路上的变化，使配电线路的电源电流平滑到连续的 平均电流。可以认为，并联并联电容的低阻抗与高速电流开关中的高阻抗电源通 道（电力设备+配电线路）连接较短，为电路系统提供了所需的快速变化电流。供电设备保持稳定状态和缓慢变化所需的电流，并不断补充旁

34、路电容器充电。但是，这并不会导致供电设备和电流分布线的高速电流变化。蜂鸣器应用电路蜂鸣器驱动电路如图3.5所示。三极管S8550作为开关。高水平的基体使三极管 饱和并发出蜂鸣声；底部低，三极管关闭，蜂鸣器停止声音。由于GPIO端口的输出电流有限，蜂鸣器嗡嗡声需要较大电流，GPIO输出不能满足要求。1A输出电流由其提供，足以驱动蜂鸣器。因此，我们使用GPIO端口来控制8550的传导和截止，从而控制蜂鸣器。当逻辑1写入P2.3时，P0.7输出高电平(+5V), 8550的基电流为0。此时，Q1 处于截止状态，功率不能添加到蜂鸣器的正极，蜂鸣器听不到。当写入逻辑0到P0.7, P0.7输入低电平(0

35、V),在8550发射器和基础之间产生电 流。这时Q1被打开，蜂鸣器嗡嗡作响。注：晶体管的饱和导电条件：在电路中，CE两端的电压接近0V,小于EB电压。数码管显示电路数码管，又称LED数码管，不同于各行各业的人的叫法。数字管的数量可以分为7个部分的数字管和8个数字管。8段比7个数字管多，这是一个小点(DP),可以更准确地表示数字管的 内容。根据可以显示多少 (8),可以将它分为1、2、3、4位。5、6和7位数字管。根据LED器件的连接方式，可分为普通阳极数字管和普通阴极电子管。co阳数字管是连接发光二极管所有阳极的数字管，形成一个共同的阳极(COM) o当采用co阳数字管时，一般的极性COM应连

36、接到+5V。当一个场中发光二极管的阴极低时，对应的场就会被点燃，当一个场 的阴极高时，对应的场就在相应的场中。这不是光明的。负数字管是一种数字管，它把一个 发光二极管的所有阴极连接到一个普通的阴极(COM)。在使用普通阴极时，普通阴极应连接到接地线GND。当一个场中的发光二极管的阳极高时，对应的场就会被点亮。 这块地不明亮。选用阳极数字管进行模式显示。电机驱动电路汽车车轮由直流减速电机驱动，驱动芯片采用恒压恒流桥2A驱动芯片L298N L298 是ST公司的产品。更常见的是L298NJ,有15个引脚多瓦包，内部也包含4个通道 逻辑驱动电路。满足驱动两个直流电机或两个相步进电机的要求。L298N

37、芯片能够 驱动两个两相电机，也可以驱动一个四相电机。输出电压可达50Vo可直接通过电 源调节输出电压；它可以直接为单片机的IO端口提供信号；电路简单方便。它 L298N可接受标准TTL逻辑级信号VSS, VSS可连接的电压在4.5到7V之间。4 引脚VS与电源电压连接，VS电压范围VIH为+ 2.5 46 V。输出电流可达2.5 A, 可驱动电感负载。L298驱动电路如图3.6所示。红外遥控电路红外遥控是一种无线、非接触式控制技术。具有抗干扰能力强、信息传输可靠、 功耗低、成本低、易于实现等优点。它普遍应用于许多电子设备，特别是家用电 器，越来越多地应用于计算机系统。红外遥控器由两部分组成：发

38、送和接收。传输部分由主芯片调制成一系列的脉冲序 列信号，红外信号接收端的红外信号被红外发射器广泛采用。具有可靠性能的集 成红外接收机(如接收38KHz的红色外频率的HS003游口周期26us)接收红外线。同时，它同时放大、解调和形成信号，得到TTL电平的编码信号，然后将其发送到单片机，解码并执行单片机，并控制相关的对象 11。如图3.9所示。循迹传感器电路红外探测电路中使用TCRT500强感器的红外发射二极管不断发射出红外线。当发射的红外线反射或反射回来，但强度不够大，光敏三极管已经处于关闭状态，此时 的输出端模块是高，表明二极管总是灭火的形式。当检测范围内出现检测对象时， 红外线反射回来，红

39、外强度够大，光敏三极管饱和，模块输出端较低，说明二极 管被点亮。当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上的绿色指示灯和红外端口连续输出低 电平信号。模块检测距离从2到30cm检测角度为35度，检测距离可由电位器调 整，顺时针电位计，检测距离增加，逆时针方向电位器，检测距离降低。传感器 主动红外反射检测，目标的反射率和形状是检测距离的关键。其中，黑色检测出 的距离最小而白色最大。LM393采用宽电压LM393比较器，是一种双电压比较仪，由两个独立的精密电压比 较器组成。它的功能是比较两个输入电压，并根据两个输入电压改变输出电压。输出有两个状态：靠近开路或靠近低电平，两个输入电压差大于10mV可以保证输出可以可靠地从一个状态转换到另一个状态。因此，在弱信号检测和其他情况下 使用LM339是非常理想的。LM393S用集电极开路输出，因此需要增加一个拉电阻 输出高电平57。避障模块传感器模块具有很强的适应环境光的能力。它有一对红外发射和接收管。发射管 发射特定的频率红外线。当检测方向遇到障碍物（反射器）时，接收管接收红外反射。对比较器电路进行处理后，绿色指示灯亮起。同时，信号输出接口输出数字信 号（低电平信号），可以通过电位器旋钮，调整检测距