基于STC89C52单片机的自动化捡球器设计

卢尧

摘 要 随着科技的发展，现代化社会对科技需求日益提高，针对乒乓球体育训练中，频繁的捡球动作浪费了大量时间，而设计的“自动化捡球器”能弥补传统手工与单一化机械设备的不足，同时为生活盲区的智能化发展提供了一个合理可行的研究方向。本设计是采用STC89C52单片机为核心，先结合红外避障、电机驱动等硬件电路设计，再利用软件完成小车自动避障、液晶显示、驱动操作等自动化流程，最后采用巧妙的驱动力臂设计来实现自动化捡球的功能。

【关键词】STC89C52 避障 生活盲区 自动化

当今，电子技术与信息科技结合的高新产物屡见不鲜，电子信息技术的高速发展，使得更多的单一化机械设备再无立足之地，而自动化、智能控制系统越来越多的走进生活和生产，智能控制系统在运输、生活生产上有了广泛的应用，自动化捡球器融合了机械控制，传感技术，软件设计等各方面的技术于一体，希望结合电子科技能有效改善部分操作性能复杂的工具，真正的在某些生活上解放劳动力。

本文采用STC89C52作为核心控制处理器，结合RPR220光电传感器设计了能够自动避障小车，并且在行进的过程中，能够在上方力臂的作用下，将前方半径中的球扫入收纳盒中，以起到自动化捡球的功能。

1 系统整体方案设计

“自动化捡球器”采用以STC89C52为主控芯片，通过红外测距实施自动避障，根据传感器接受信息反馈判断并调整小车的速度和方向，在避开障碍物后继续沿直线前进，期间控制力臂上方电机无规律摆动，完成捡球动作。系统总体框图如图1所示。

2 系统电路模块设计

该系统主要使用的主要电路模块有光电传感器采集模块、单片机主控制模块、驱动电机模块等。

2.1 单片机控制模块

主控模块选用经济、实用型8位微控制器STC89C52单片机，利用红外传感器发射和接收信号，并对其处理和分析，硬件电路易操作，只需要连接晶振电路、电源电路等，整个系统电源电压由稳压三极管7805将外部电源整流输出直流电压5V作为单片机控制器提供电源。

2.2 光电传感器模块

该设计传感器模块RPR2201，该传感器的优势如下：性价比高，且再工作性能上，额定电压DC5.5V，且实验测试检测角度适中，距离远；检测时响应速度快；驱动模块控制能力较强：模块的电压开关量形式的有效检测结果输出信号具有不超过15mA的电流驱动能力，能够驱动常见的光电耦合器、LED指示灯、MOS管、小功率继电器等许多器件，进而实现“检测-自动控制”应用自动化功能。

2.3 电机驱动模块

小车电机采用直流电机，控制过程简单、可操作性强，驱动电路采用L293作為电机驱动芯片，L293四倍高电流H桥驱动程序。其外部输出是高速的钳位二极管，使用电感中的瞬态抑制。VCC1和VCC2间分开并提供逻辑输入，减少使用设备功耗，该芯片专为驱动感性负载继电器、马达和电磁阀，也能提供电源负载。

3 系统软件设计

软件设计方案采用模块化结构，分别由主程序、驱动程序、中断程序等软件子程序组成，主要对RPR220传感器信号采集、反馈和控制，驱动电机调节使其小车灵活避障，前端摆动力臂在电机驱动下成规律摆动。主程序流程如图2所示。

4 总结

自动化捡球器是基于单片机和传感器原理，以常规STC89C52单片机为主控芯片，采用L293和5V直流AIRPAX步进电机为驱动原件，使小球通过驱动电机“力摆”进入收纳盒中，通过软件编程制作功能相对模块化，反应灵敏的避障小车。

参考文献

[1]庄乾成.简易自动寻迹小车控制器设计[J].电子质量，2011（07）.

[2]万福君，潘松峰，刘芳等.MCS-51单片机原理、系统设计与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[3]周淑娟.基于单片机智能寻迹小车的设计方案[J].工业技术与职业教育，2011（02）.

[4]宋树祥.模拟电子线路[M].北京：北京大学出版社，2012.

作者单位

海口经济学院 海南省海口市 570203