基于SCT89C51单片机的智能行李箱电动轮的设计.docx

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基于SCT89C51单片机的智能行李箱电动轮的设计

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李明明郝文静管梓程付泉桂丁玉茹

摘要：基于STC89C51单片机设计了外置式可拆卸的行李箱电动轮，通过电动机与行李箱轮子的结合来实现行李箱的独立驱动，利用可充电的电池来提供电力，使用光电编码器与直流减速电机来实现电动轮的测速与调速功能，使行李箱的使用更加方便省力。该文给出了系统的总体设计、硬件组成部分以及软件算法实现等内容。实验结果表明，此装置能够大大减少使用者在拉动行李箱时的阻力，实现省力拉动行李箱的目的。

关键词：STC89C51;直流减速电机;测速与调速;行李箱电动轮

：TP272????：A

：1009-3044（2019）25-0217-03

随着生活节奏的加快和生活质量的提高，人们越来越多地需要进行工作出差或旅游休闲。在旅途中奔波时，行李箱必不可少。无论是国内市场还是国外市场，行李箱依然主要靠人力拉动。随着工作复杂性的提高，以及人们对生活舒适性的追求，行李箱往往需要装载很多物品，显得相当笨重，在运动的时候会有很大的阻力。此时，一个方便易携带的行李箱不但可以省时省力，提高效率，而且可以降低拖运笨重的行李箱时带来的不愉快感，提升旅行的体验和质量。然而更换一个普通行李箱并不能解决这些问题，并且市面上已有的自动行李箱往往价格不菲，体积固定，难以适应不同旅行的需求。为了解决上述问题，本文从常见的行李箱入手，研究怎样通过外加电动轮使行李箱的使用更加方便省力。

本设计采用STC89C51單片机做主控，通过光电编码器采集电机速度，经过直流减速电机的测速与调速算法调节，使助力轮的速度趋近使用者拉动的速度，以达到省力的目的。本文设计的外置式行李箱电动轮具有轻便易于携带、可拆卸、占地面积小、可反复充电等特点。并且作为行李箱的外设，不会对贵重的行李箱主体造成影响，同时避免了更换智能行李箱所造成的花费。在人们追求高水平生活质量的当今，本装置的设计与实现可以极大地满足人们的需求。

1系统总体设计

本文设计了一种可外加安装在普通行李箱上的电动轮，主要由两大部分组成：硬件部分和软件部分。硬件部分包括底板、直流减速电机、滚轮、电源、光电编码器、单片机系统板以及电机驱动板等装置;软件部分为系统自动测速及调速算法。系统结构框图及工作流程图如图1所示。

2系统硬件设计

2.1STC89C51单片机

STC89C51RC是采用8051核的ISP（InSystemProgramming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含4KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性。

2.2MG513BP30直流减速电机及编码器

MG513BP30为永磁有刷直流减速电机，工作电压7-13V，减速比为1：30。在12V电压下，额定功率7W，额定电流540mA，堵转电流5.4A，堵转扭矩15KG.cm。原始转速15000rpm，减速后空载转速500rpm。光电编码器采用高精度AB相光电编码器，尾部500线AB相输出，减速比1：30的电机减速器输出轴转一圈，可以输出15000个完整脉冲。且自带上拉整形，单片机可以直接读取。光电编码器用于测量速度。

2.3L298N驱动板

L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。

2.4电源、底板及固定装置

电源采用YSD12-5A锂电池，输入电压12.6VDC，可同时输出12V5ADC及5V1ADC。电源容量19000mAh。5V接口为单片机系统板供电;12V接口为电机驱动板单独供电。电机驱动板为两个直流减速电机及光电编码器提供动力。底板采用铝合金材料，质量轻强度高，且有固定带连接孔可供此电动轮与行李箱连接。行李箱电动轮的整体结构图如图2。

2.5硬件工作原理

根据系统总体设计，系统主控制器采用STC89C51单片机，外接12MHZ晶振。STC89C51单片机和直流减速电机驱动板安装在单片机系统板上。

直流减速电机驱动板的驱动信号由STC89C51单片机提供，通过导线给予直流减速电机输出信号。光电编码器将速度信号反馈给单片机从而调节直流减速电机的速度。在行李箱行走过程中，滚轮旋转带动直流减速电机转动，光电编码器采集直流减速电机的速度，将信号传递给单片机，单片机将采集的信息进行处