專利名稱：一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及智能模型車檢測領(lǐng)域，具體涉及一種智能模型車的測速裝置。
背景技術(shù)：
智能汽車競賽組委會將第七屆電磁組比賽規(guī)定為車模直立行走。車模直立行走比賽是要求仿照兩輪自平衡電動車的行進(jìn)模式，讓車模以兩個后輪驅(qū)動進(jìn)行直立行走。近年來，兩輪自平衡電動車以其行走靈活、便利、節(jié)能等特點得到了很大的發(fā)展。國內(nèi)外有很多這方面的研究，也有相應(yīng)的產(chǎn)品。在電磁組比賽中，利用了模型車雙后輪驅(qū)動的特點，實現(xiàn)兩輪自平衡行走。相對于傳統(tǒng)的四輪行走的車模競賽模式，車模直立行走在硬件設(shè)計、控制軟件開發(fā)以及現(xiàn)場調(diào)試等方面提出了更高的要求。為了穩(wěn)定的控制直立車模，對智能車速度的準(zhǔn)確檢測與控制就顯得極其重要，而速度檢測是速度控制的基礎(chǔ)，直立車模隨時都有向前或向后運(yùn)行的可能，準(zhǔn)確判斷車模的運(yùn)動方向成為重點。智能車實現(xiàn)測速模式都是利用單片機(jī)內(nèi)部集成的外部中斷端口進(jìn)行定時計數(shù)實現(xiàn)測速。利用外部中斷測速，在高速的時候會頻繁的打斷單片機(jī)主函數(shù)的運(yùn)行，浪費(fèi)的單片機(jī)的時間資源。智能 車判斷電機(jī)正反轉(zhuǎn)(車模前進(jìn)后退)是通過判斷給電機(jī)驅(qū)動的PWM信號大小。然而有時候給電機(jī)驅(qū)動反轉(zhuǎn)信號，電機(jī)實際卻是在減速正轉(zhuǎn)，這將容易產(chǎn)生速度方向的誤判斷。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于，提供一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，可以準(zhǔn)確測量智能模型車的正反轉(zhuǎn)車速。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，包括碼盤、光電對管傳感器、施密特觸發(fā)器、D觸發(fā)器、計數(shù)芯片和單片機(jī)，其中，碼盤嵌入光電對管傳感器的凹槽內(nèi)但不與光電對管傳感器接觸，光電對管傳感器與施密特觸發(fā)器相連，施密特觸發(fā)器分別與D觸發(fā)器和計數(shù)芯片相連，計數(shù)芯片的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)的輸出端與計數(shù)芯片的輸入端相連，形成一個閉環(huán)。本實用新型還具有如下技術(shù)特點:所述的光電對管傳感器采用I對2光電對管，它由一個發(fā)射管和兩個接受管組成的透射式測速傳感器。所述的碼盤采用激光加工的100線碼盤。所述的施密特觸發(fā)器采用74HC14施密特觸發(fā)器。所述的D觸發(fā)器采用型號為74LS74的D觸發(fā)器。所述的計數(shù)芯片采用⑶4520計數(shù)芯片。所述的單片機(jī)采用XS128單片機(jī)。[0015]本實用新型通過直接判斷電機(jī)轉(zhuǎn)動的狀態(tài)來判斷電機(jī)正反轉(zhuǎn)車速，測量電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可靠性高，更精確。本實用新型成本低廉，電路簡單。本實用新型利用外部計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)更準(zhǔn)確；省去了外部中斷，減少了中斷量，提高了單片機(jī)執(zhí)行主函數(shù)的效率。

圖1是本實用新型的連接關(guān)系示意圖。圖2是碼盤與光電對管傳感器的安裝位置示意圖。圖3是經(jīng)過施密特觸發(fā)器后的信號的波形示意圖。圖4是D觸發(fā)器的示意圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
具體實施方式
以下給出本實用新型的具體實施例，需要說明的是本實用新型并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實用新型的保護(hù)范圍。遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，包括碼盤、光電對管傳感器、施密特觸發(fā)器、D觸發(fā)器、計數(shù)芯片和單片機(jī)，其中，碼盤嵌入光電對管傳感器的凹槽內(nèi)但不與光電對管傳感器接觸，光電對管傳感器與施密特觸發(fā)器相連，施密特觸發(fā)器分別與D觸發(fā)器和計數(shù)芯片相連，計數(shù)芯片的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)的輸出端與計數(shù)芯片的輸入端相連，形成一個閉環(huán)。所述的碼盤采用激光加工的100線碼盤；所述的光電對管傳感器采用I對2光電對管，它由一個發(fā)射管和兩個接受管組成的透射式測速傳感器，工作電壓為5V，如圖2所不，安裝在智能模型車的電機(jī)軸上的碼盤和槽型光電傳感器，碼盤嵌入光電對管傳感器的凹槽內(nèi)但不與光電對管傳感器接觸，碼盤隨著智能模型車的電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，光電對管傳感器產(chǎn)生信號，輸出腳上有信號a和信號b，在高速時候輸出信號是類似正弦波，但是波形的相位差是90度。所述的施密特觸發(fā)器采用74HC14施密特觸發(fā)器。如圖3所示，是經(jīng)過施密特觸發(fā)器74HC14后的輸出信號，輸出信號變成了標(biāo)準(zhǔn)的方波，方波的輸出信號相位差也是90度。所述的D觸發(fā)器采用型號為74LS74的D觸發(fā)器。如圖4所述，整形后的輸出信號A送到D觸發(fā)器74LS74的D端口，整形后的輸出信號B送到D觸發(fā)器的CLK端口。若電機(jī)正轉(zhuǎn)的時候，D觸發(fā)器的輸出端Q是低電平；則當(dāng)D觸發(fā)器的輸出端Q是高電平的時候，電機(jī)是反轉(zhuǎn)。通過將D觸發(fā)器的輸出端Q的旋轉(zhuǎn)方向信號送入到單片機(jī)的IO 口就可以判斷輸出信號的正反轉(zhuǎn)。所述的計數(shù)芯片采用⑶4520計數(shù)芯片；所述的單片機(jī)采用XS128單片機(jī)。整形后的輸出信號A (或者B)送入到計數(shù)芯片⑶4520的CLKA端，單片機(jī)用普通IO 口(這里使用XS128的端口 A)定時地對芯片計數(shù)值的讀取，讀取完計數(shù)值后馬上通過輸出端口(這里使用XS128的端口 B的PORTBO)對計數(shù)器清零，就可以進(jìn)行下一時間段的計數(shù)工作。讀取的計數(shù)值正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而電機(jī)是通過減速齒輪與智能模型車輪子連接起來的，沒有差速，所以智能模型車輪子的速度也正比于讀取的計數(shù)值。因此，讀取的計數(shù)值就是智能模型車輪子的速度。[0027]實施例1:車輪正轉(zhuǎn)當(dāng)車輪正轉(zhuǎn)的時候，如圖2，連接在電機(jī)輸出軸上的碼盤順時針旋轉(zhuǎn)；光電對管傳感器輸出引腳上產(chǎn)生一定頻率的輸出信號，輸出信號a相位上超前信號b 90度，輸出波形含有干擾信號變得不規(guī)整，高速的時候波形類似正弦波；兩路輸出信號送入74HC14施密特觸發(fā)器整形成為標(biāo)準(zhǔn)的方波，整形后的信號A相位上仍然超前信號B90度；兩路整形后的信號A和信號B如圖4所示送給74LS74D觸發(fā)器，這時候D觸發(fā)器輸出的旋轉(zhuǎn)方向信號是高電平。單片機(jī)通過普通輸入口讀取旋轉(zhuǎn)方向信號，判斷出車輪是正轉(zhuǎn)。同時整形后的輸出信號A送入到計數(shù)芯片⑶4520的CLKA端進(jìn)行脈沖計數(shù)；單片機(jī)用普通輸入口定時地對計數(shù)芯片的計數(shù)值讀取與清零，由于智能模型車輪子的速度正比于讀取的計數(shù)值。因此，讀取的計數(shù)值可以作為智能模型車輪子的速度大小。實施例2:車輪反轉(zhuǎn)當(dāng)車輪反轉(zhuǎn)的時候，如圖2，連接在電機(jī)輸出軸上的碼盤逆時針旋轉(zhuǎn)；光電對管傳感器輸出引腳上產(chǎn)生一定頻率的輸出信號，輸出信號b相位上超前信號a90度，輸出波形含有干擾信號變得不規(guī)整，高速的時候波形類似正弦波；兩路輸出信號送入74HC14施密特觸發(fā)器整形成為標(biāo)準(zhǔn)的方波，整形后的信號B相位上仍然超前信號A90度；兩路整形后的信號A和信號B如圖4所示送給74LS74D觸發(fā)器，這時候D觸發(fā)器輸出的旋轉(zhuǎn)方向信號是低電平。單片機(jī)通過普通輸入口讀取旋轉(zhuǎn)方向信號，判斷出車輪是反轉(zhuǎn)；同時整形后的輸出信號A送入到計數(shù)芯片⑶4520的CLKA端進(jìn)行脈沖計數(shù)；單片機(jī)用普通輸入口定時地對計數(shù)芯片的計數(shù)值讀取與清零，，由于智能模型車輪子的速度正比于讀取的計數(shù)值。因此，讀取的計數(shù)值可以作為智能模型車輪子的速度大小。
權(quán)利要求1.一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，包括碼盤、光電對管傳感器、施密特觸發(fā)器、D觸發(fā)器、計數(shù)芯片和單片機(jī)，其中，碼盤嵌入光電對管傳感器的凹槽內(nèi)但不與光電對管傳感器接觸，光電對管傳感器與施密特觸發(fā)器相連，施密特觸發(fā)器分別與D觸發(fā)器和計數(shù)芯片相連，計數(shù)芯片的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)的輸出端與計數(shù)芯片的輸入端相連，形成一個閉環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的光電對管傳感器采用I對2光電對管，它由一個發(fā)射管和兩個接受管組成的透射式測速傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的碼盤采用激光加工的100線碼盤。
4.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的施密特觸發(fā)器采用74HC14施密特觸發(fā)器。
5.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的D觸發(fā)器采用型號為74LS74的D觸發(fā)器。
6.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的計數(shù)芯片采用⑶4520計數(shù)芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)采用XS128單片機(jī)。
專利摘要本實用新型公開了一種智能模型車的可測正反轉(zhuǎn)速度的測速裝置，包括碼盤、光電對管傳感器、施密特觸發(fā)器、D觸發(fā)器、計數(shù)芯片和單片機(jī)，其中，碼盤嵌入光電對管傳感器的凹槽內(nèi)但不與光電對管傳感器接觸，光電對管傳感器與施密特觸發(fā)器相連，施密特觸發(fā)器分別與D觸發(fā)器和計數(shù)芯片相連，計數(shù)芯片的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)的輸出端與計數(shù)芯片的輸入端相連，形成一個閉環(huán)。本實用新型通過直接判斷電機(jī)轉(zhuǎn)動的狀態(tài)來判斷電機(jī)正反轉(zhuǎn)車速,測量電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可靠性高，更精確。本實用新型成本低廉，電路簡單。本實用新型利用外部計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)更準(zhǔn)確；省去了外部中斷，減少了中斷量，提高了單片機(jī)執(zhí)行主函數(shù)的效率。
文檔編號G01P3/36GK203037662SQ20122062123
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者魯庭勇, 吳德軍, 龐抗 申請人:長安大學(xué)