基于单片机的机械小车自动技术实训

南春岩

摘 要：在本文中机械小车主要以80C51单片机为控制核心，此芯片具有易用性和多功能性，在目前市场上受到广大使用者的好评。此系统中首先通过使用传感器对机械小车的位置、行车状态进行检测，其次使用PWM脉宽调速系统对机械小车进行速度调整，整个系统设计的电路结构相对简单，系统的可靠性比较高，能够完成对机械小车的控制功能。

关键词：80C51单片机 传感器 PWM

中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0099-02

1 系统方案设计

1.1 检测系统

（1）行车起始、终点及光线检测。

在本文中通过反射式红外线光电传感器来进行机械小车在行进过程的起停，在机械小车的车底盘处放置一个红外光电传感器，当机械小车通过白色跑道时，红外发射管发出的光线经过白色跑道反射后被接收管接受，这时会输出高电平；相反，当红外发射管发出的光被终点黑色线吸收就不会将光线反射，导致接收管不能够接收到反射光，输出低电平，通过这样的设置来完成机械小车的起停工作。

（2）行车距离检测。

在本中采用红外测距仪对机械小车的行车距离进行检测，红外测距仪主要是由测距轮、遮光盘、红外光电耦合器以及凹槽型支架组成，在测量的过程中选取单一的有效值作为测距轮的周长计数单位，与此同时将测距论安装在机械小车的最前端中间位置，这样的目的是为了提高机械小车的测距精度。

1.2 机械小车速度调整系统

在本文中通过双极式H型脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）[1]变换器来完成机械小车的速度控制，在本文中选取PWM脉宽调速系统是源于此系统具有较高的开关频率，通过与响应比较快速的电机相互配合，系统能够得到相对比较宽的频带，这样的系统具有很好的响应性能，与此同时具有很好的抗干扰能力。由于当电子元器件处于开关状态时，主电路的损耗非常小，这样就使得整个系统具有很高的效率。通过PWM脉宽调速系统只是依靠电驱电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，与此同时获得的此电流能够达到连续，此系统运行很平穩，调节的速度范围相对较广，能够达到1∶10000左右。综上所述的分析可以得出，在本文中所使用的机械小车调速系统能够很好地完成对小车的速度检测。

在本文中主要以80C51为核心板进行机械小车的起停、行车测距、机械小车速度调整控制，整个系统的设计结构相对简单，而且具有很好的安全可靠性，能够完成对机械小车[2]的控制要求。

2 系统原理图

本文中所使用的主控芯片是80C51芯片，此芯片在对机械小车进行控制时具有一定的抗干扰[3]能力。小车的起停主要是由安装在机械小车地盘上的红外发射和接收装置构成，通过接与收的相互感应使得主控芯片来完成机械小车的起停工作；机械小车的速度调整时通过PWM脉宽调速系统来实现小车的速度调整；机械小车的行车距离检测是通过红外测距仪来检测完成，与此同时整个系统中还包括了小车形式时间、里程、速度的显示模块。整个系统设计的电路相对比较简单，学生在时间中比较容易掌握，虽然系统结构简单，但是此系统的可靠性比较高。系统整体框图如图1所示。

3 结语

本文中所提及到的方法能够实现对机械电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠、精度高，能够满足目前对于机械小车的控制要求，与此同时本文中所研究的智能小车控制对于考古、医疗器械等方面具有实际的意义。

参考文献

[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] 汽车工业增长的新动力-智能汽车[J].汽车实用技术，2016（2）：5.

[3] 黄启锋，郭丽花，林有希，等.单片机控制系统软件抗干扰方法的研究[J].中国农机化学报，2016（2）：214-217.endprint