1、 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题背景 我国的货车的发展已有几十年的历史了，随着要求越来越多、越来越经济化，比如南 方的水果要运往北方，还有工厂里面的货物流通对时间对温度都有要求，倘若忽略时间的 影响，那就可能有很大的损失，浪费大量资源。所以我们很有必要对车里的运货仓实行温 度监控，来避免不必要的资源流失。在如今的工厂里都实施自动化系统来节省大量的人力 资源，未来的发展趋势是沿着人性化的方向前进的，工厂自动化系统会在未来得到更加的 重视和发展。 1.2 研究的目的 通过本次的设计，熟悉红外对管、L298N 驱动芯片，熟悉汇编语言编译环境，进一步 熟悉单片机各端口的特性和作用，减
2、速电机的应用。 1.3 文章的结构 在下面的章节中对电路设计的方案、单片机及其部分芯片的基本原理、硬件的组装、 电路的调试与测试、程序的编写做了详细的阐述。在电路方面讨论了多组方案，对于方案 的可行性进行了论证；在基本原理中对 AT89S51 单片机、L298N 芯片等进行分析；电路的 测试主要对硬件组装的成品进行通电检测，调试硬件电路解决问题，最后对部分外文资料 进行翻译工作。 - 2 - 第二章模块方案设计比较与论证第二章模块方案设计比较与论证 根据设计要求，本系统主要由控制器模块、电源模块、循迹传感器模块、减速电机及 其驱动芯片 L298N 等模块构成。 为较好的实现各模块的功能，分别选
3、择了几种方案并分别进行了论证。 2.1 车体设计方案 方案 1：自己制作电动车。一般的说来，自己制作的车体比较粗糙，对于白色基板上 的道路面行驶，车身重量以及平衡都要有精确的测量，而且也要控制好小车行驶的路线和 转弯的力矩及角度，这些都比较难以实现，所以此方案不妥。 方案 2：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮。我们可以保 留左右两轮转动动轴， 并改换转轴力矩大的电机来精确调节转弯角度， 采取保留后方向轮， 并使用直流电机进行驱动的方案。玩具电动车具有如下优点：首先，这种玩具电动车由于 装配紧凑，使得各种所需电路的安装十分方便，看起来也比较美观。其次，玩具电动车是 依靠电机
4、与相关齿轮一起驱动，能适应题目中小车准确前进、后退、转弯的要求，而且这 种电动车一般价格适中，则此方案较好。 基于以上分析，我们选择了方案 2。 2.2 电机模块方案 方案 1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位， 可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输 出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于 小车等有一定速度要求的系统。经综合比较考虑，我们放弃了此方案。 方案 2：直流电机。直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适 当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。
5、对于直流电机的速度调节，可 以采用改变电压的方法，也可采用 PWM 调速方法。PWM 调速就是使加在直流电机两端的电 压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。 基于以上分析，我们选择了方案 2，使用直流电机作为电动车的驱动电机。 - 3 - 2.3 电机驱动模块方案 方案 1：用分立元件构成电机驱动电路。由分立元件构成电路，结构简单，价格低廉， 在实际中被广泛应用。但是这种电路工作性能不够稳定。因此放弃了此方案。 方案 2：采用 SM6135W 电机遥控驱动模块。SM6135W 是专为遥控车设计的大规模集成 电路。能实现前进、后退、向右、向左、加速五个功能，但是其采用的是编码输
6、入控制， 而不是电平控制，这样在程序中实现比较麻烦，而且该电机模块价格比较高。 方案 3：采用电机驱动芯片 L298N。L298N 为单块集成电路，高电压，高电流，四通道 驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的 I/O 输入改变芯片控制端 的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大 电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。表 1 是其 使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。 表 2-1 L298N 的引脚和输出引脚的逻辑关系 EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同 IN2（IN4） 同 IN2（IN4） 快速停止 L X X 停止 基于以上分析，我们选择了方案 3，用 L298N 来做为电机的驱动芯片。 2.4 寻迹传感器选择方案 方案 1：采用发光二极管+光敏电阻，该方案缺点：易受到外界光源的干扰，有时甚至 检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况均 对检测效果产生直接影响。克服此缺
