2、設(shè)計分析

    根據(jù)設(shè)計要求，要實現(xiàn)小車運動過程的自動控制，其關(guān)鍵在于選擇合適的、性能優(yōu)良的電動機。步進電動機或伺服電動機啟動特性和運行特性良好，準(zhǔn)確度高，易于控制。但這種電動機價格太高，用于本設(shè)計使性價比增高。而選用啟動特性較好，帶負(fù)載能力強的玩具用電動機同樣可以達(dá)到本設(shè)計的要求，且性價比相對較低。因此，本設(shè)計選用玩具用電動機作小車的動力裝置。
    要完成設(shè)計任務(wù)的要求，系統(tǒng)必須同時具有模擬電路和數(shù)字電路兩部分。其中數(shù)字部分完成系統(tǒng)的控制算法及各項顯示等任務(wù)，模擬部分完成信號的檢測及對信號的放大、驅(qū)動電動機等任務(wù)。

    (1)電動機調(diào)速
    直流調(diào)速方式有電平調(diào)速、脈頻調(diào)速( PFM)及脈寬調(diào)速(PWM)等多種方式。電平調(diào)速原理比較簡單，但要實現(xiàn)較好的控制會使電路比較復(fù)雜。如果需要通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實現(xiàn)步進控(PFM)計中需要的并行數(shù)據(jù)線太多，接線麻煩，實際調(diào)試復(fù)雜，故不用此方案。脈頻調(diào)速(PFM)一般用于大電動機，對于本設(shè)計要求并不適合。而脈寬調(diào)速( PWM)接線方便、控制簡單，采用光電耦合隔離，系統(tǒng)干擾在三種方式中也最小。因此，本設(shè)計中選用了PWM調(diào)速方式。

    (2)檢測電路
    在本設(shè)計中，需要即時檢測小車的行駛速度和三個典型位量。為了實現(xiàn)上述功能，雖有采用光電二極管、光電晶體管的光敏檢測和紅外檢測兩種方案可供選擇。但通過分析，可知光敏方式容易受到外界干擾，在本設(shè)計要求的環(huán)境情況下，會使檢測工作極不可靠；而紅外反射檢測方式的信號處理電路簡單，工作穩(wěn)定，檢測的可靠性高，因此，選用后者來實現(xiàn)速度和位置檢測。另外，對于行駛距離的檢測，則可通過測速轉(zhuǎn)盤和紅外對管來實現(xiàn)。

    (3)控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)可以有多種方案，可以采用單片機、DSP或中小規(guī)模集成電路來實現(xiàn)，在此不再著重闡述。

    3．設(shè)計實現(xiàn)
    (1)系統(tǒng)硬件框圖
    -42據(jù)上述分析，同時考慮系統(tǒng)的抗干擾能力和驅(qū)動功率等問題，所選系統(tǒng)的硬件框圖如圖3—42所示。

    (2)系統(tǒng)原理簡介
    圖3 - 42由兩大DSP組成：數(shù)字系統(tǒng)部分和模擬系統(tǒng)部分。數(shù)字系統(tǒng)部分可以有多種實現(xiàn)方法,例如單片機、DSP或用傳統(tǒng)的中小規(guī)模集成器件組成，在此采用單片機實現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法，這里不詳細(xì)敘述。
    模擬系統(tǒng)部分和前面所介紹的內(nèi)容類似，包括一個輸入信道、一個輸出信道。下面分別介紹。    EL2244CS

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