一种基于MCU的载人玩具车控制装置的制作方法
本实用新型涉及一种载人玩具车控制装置,特别是一种基于at89c51mcu的可以控制车轮运转方向的载人玩具车控制装置。
背景技术:
目前市面上的载人玩具车大多采用简单的控制电路,其功能相对简单,使用寿命也较短,在安全方面也存在不足的表现,如曾在新闻上报导过的一个玩具车由于模拟发动机电路起火引发严重火灾的案例等等。
技术实现要素:
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种基于mcu的载人玩具车控制装置,可达到较高的安全性。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种基于mcu的载人玩具车控制装置,所述玩具车为双电机四轮驱动,左侧两个车轮由左电机驱动,右侧两个车轮由右电机驱动;所述控制装置包括mcu控制模块和电机控制模块;所述mcu控制模块包括按键、显示屏和at89c51芯片;所述按键用于负责指令的输入;所述at89c51芯片用于根据输入的指令执行相应的命令输出电信号,从而去驱动电机的转动;显示屏用于车体运行状态的显示;所述电机控制模块包括左电机及其对应的第一电机驱动、右电机及其对应的第二电机驱动和电源模块;第一电机驱动和第二电机驱动分别连接at89c51芯片;第一电机驱动和第二电机驱动用于根据at89c51芯片的输出信号去启动和停止相应的电机,及调整电机的正反转方向,通过开启和关闭相应的电机,使电机在不同的组合状态运转;所述电源模块用于给mcu控制模块提供稳定的电压。
进一步的,所述at89c51芯片上预留传感器的接口,为后期功能的扩展提供接口,比如后期根据实际需要添加超声波测距报警模块、定位模块、蓝牙模块、wifi模块等装置。
进一步的,所述第一电机驱动和第二电机驱动的电机电路采用h-桥驱动电路,包括三极管q1~q12,q1负责控制q2、q3的导通与关断,q4负责控制q5、q6的导通与关断,q10负责控制q11、q12的导通与关断,q7负责控制q8、q9的导通与关断。
有益效果:本实用新型通过设计驱动采用h-桥驱动电路,使电机可在智能化程序控制下完成正传、反转、前进和后退等各种操作;at89c51是一个低电压,高性能cmos8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器(ram),40个引脚,32个外部双向输入/输出(i/o)可编程端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时/计数器,2个全双工串行通信口,器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准mcs-51指令系统。
附图说明
图1是载人玩具车控制装置系统硬件结构图。
图2是载人玩具车控制装置的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型采用at89c51作为mcu,是整个控制装置的核心,负责控制控制装置的各个部件,通过mcu控制电机运转具有良好的稳定性,在电路发生故障时,会及时显示出来,以防发生危险事故。
载人玩具车控制装置系统硬件结构如图1所示,主要由两部分构成:mcu控制模块和电机控制模块。mcu控制模块由按键、显示和at89c51芯片组成,按键主要是负责指令的输入,at89c51芯片根据输入的指令执行相应的命令输出电信号,从而去驱动电机的转动;显示电路用于车体运行状态的显示。该系统为双电机四轮驱动,左侧两个轮子由左电机驱动,右侧的两个轮子由右电机驱动,电机控制板的功能是根据at89c51接口的输出信号去启动和停止相应的电机,及调整电机的正反转方向,通过开启和关闭相应的电机,使电机在不同的组合状态运转,最终来实现车体的前进,倒退等功能;电源模块的作用是给51控制板提供稳定的电压,从而增强系统电压的稳定性和抗干扰性能。
电机控制模块是整个系统的核心部分,电机控制电路包括方向控制单元和速度控制单元两部分,方向控制单元负责车体电机的正传、反转和停止三态控制,速度控制是为了适应不同的场合需求而设置的。控制单元共有两路电机控制单元:一路为p1.4和p1.6构成,另一路为p1.0和p1.2组成;下面以p1.4和p1.6路为例进行分析,方向控制是通过一个h桥电路完成的,该h桥电路主要由三极管q2、q3、q5、q6组成,把q2、q3归为一组,q5、q6归为另一组。另外还有两个辅助三极管q1、q4,q1负责控制q2、q3的导通与关断,q1导通激发q2、q3导通,q1关断的同时q2、q3也关断。q4负责控制q5、q6的导通与关断,其工作过程同q2、q3。
下面详细地介绍一下h桥的工作原理:q2、q3、q5和q6组成h桥的四个臂,四个臂分为两组q2、q3和q5、q6,每一组的两个臂都是同时导通,同时关断的。如果让q2、q3导通q5、q6关断,电流会流经q3、负载、q2组成的回路,加在负载两端的电压左正右负,此时电机正转;如果让q5、q6导通q2、q3关断,电流会流经q6、负载、q5组成的回路,加在负载两端的电压为左负右正,此时电机反转;另外如果让q2、q3关断q5、q6也关断,负载两端悬空,此时电机停转。这样就实现了电机的正传、反转、停止三态控制。由h桥的工作原理可知,h桥的四个臂不能同时导通,一旦四个臂同时导通会出现类似短路的现象,在h桥的每一个臂上都会有很大的电流流过。如图2所示,q2、q3、q5、q6同时导通时,就会形成q3、q6回路和q2、q5回路,这时就会有很大的电流经过这4个三极管,严重时会烧毁三极管甚至引起电源爆炸。
由于q2、q3、q5、q6的导通和关断是通过q1、q4来控制,而q1、q4的导通和关断又是通过p1.4和p1.6控制的,所以电机的状态还是通过可编程i/o端口来控制的。
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