基于單片機的機械小車自動技術實訓

南春巖

摘 要：在本文中機械小車主要以80C51單片機為控制核心，此芯片具有易用性和多功能性，在目前市場上受到廣大使用者的好評。此系統中首先通過使用傳感器對機械小車的位置、行車狀態進行檢測，其次使用PWM脈寬調速系統對機械小車進行速度調整，整個系統設計的電路結構相對簡單，系統的可靠性比較高，能夠完成對機械小車的控制功能。

關鍵詞：80C51單片機 傳感器 PWM

中圖分類號：TN710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0099-02

1 系統方案設計

1.1 檢測系統

（1）行車起始、終點及光線檢測。

在本文中通過反射式紅外線光電傳感器來進行機械小車在行進過程的起停，在機械小車的車底盤處放置一個紅外光電傳感器，當機械小車通過白色跑道時，紅外發射管發出的光線經過白色跑道反射后被接收管接受，這時會輸出高電平；相反，當紅外發射管發出的光被終點黑色線吸收就不會將光線反射，導致接收管不能夠接收到反射光，輸出低電平，通過這樣的設置來完成機械小車的起停工作。

（2）行車距離檢測。

在本中采用紅外測距儀對機械小車的行車距離進行檢測，紅外測距儀主要是由測距輪、遮光盤、紅外光電耦合器以及凹槽型支架組成，在測量的過程中選取單一的有效值作為測距輪的周長計數單位，與此同時將測距論安裝在機械小車的最前端中間位置，這樣的目的是為了提高機械小車的測距精度。

1.2 機械小車速度調整系統

在本文中通過雙極式H型脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）[1]變換器來完成機械小車的速度控制，在本文中選取PWM脈寬調速系統是源于此系統具有較高的開關頻率，通過與響應比較快速的電機相互配合，系統能夠得到相對比較寬的頻帶，這樣的系統具有很好的響應性能，與此同時具有很好的抗干擾能力。由于當電子元器件處于開關狀態時，主電路的損耗非常小，這樣就使得整個系統具有很高的效率。通過PWM脈寬調速系統只是依靠電驅電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，與此同時獲得的此電流能夠達到連續，此系統運行很平穩，調節的速度范圍相對較廣，能夠達到1∶10000左右。綜上所述的分析可以得出，在本文中所使用的機械小車調速系統能夠很好地完成對小車的速度檢測。

在本文中主要以80C51為核心板進行機械小車的起停、行車測距、機械小車速度調整控制，整個系統的設計結構相對簡單，而且具有很好的安全可靠性，能夠完成對機械小車[2]的控制要求。

2 系統原理圖

本文中所使用的主控芯片是80C51芯片，此芯片在對機械小車進行控制時具有一定的抗干擾[3]能力。小車的起停主要是由安裝在機械小車地盤上的紅外發射和接收裝置構成，通過接與收的相互感應使得主控芯片來完成機械小車的起停工作；機械小車的速度調整時通過PWM脈寬調速系統來實現小車的速度調整；機械小車的行車距離檢測是通過紅外測距儀來檢測完成，與此同時整個系統中還包括了小車形式時間、里程、速度的顯示模塊。整個系統設計的電路相對比較簡單，學生在時間中比較容易掌握，雖然系統結構簡單，但是此系統的可靠性比較高。系統整體框圖如圖1所示。

3 結語

本文中所提及到的方法能夠實現對機械電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠、精度高，能夠滿足目前對于機械小車的控制要求，與此同時本文中所研究的智能小車控制對于考古、醫療器械等方面具有實際的意義。

參考文獻

[1] Brenna Morris，Foiadelli Federica，Zaninelli Dario.New stability analysis for tuning PI controller of power converters in railway application[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2011，58（2）：533-543.

[2] 汽車工業增長的新動力-智能汽車[J].汽車實用技術，2016（2）：5.

[3] 黃啟鋒，郭麗花，林有希，等.單片機控制系統軟件抗干擾方法的研究[J].中國農機化學報，2016（2）：214-217.endprint