自动往返电动小汽车系统设计-论文

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1、自动往返电动小汽车系统设计-论文自动往返电动小汽车系统设计i录自动往返行驶小汽车的设计(摘要)2第一章设计任务4第二章系统原理框图7第三章主要电路设计12第四章系统软件设计15结束语26参考文献27第一章设计任务设计任务设计一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控(包括有线和无线遥控)。跑道宽度0・5m,表面贴有白纸。一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控(包括有线和无线遥控)。跑道宽度0.5m,表面贴有白纸,两侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于2

2、0cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线,各段的长度如图1所示。二、要求1-基本要求(1)车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线),到达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线(允许倒车返回)。往返一次的时间应力求最短(从合上汽车电源开矢开始计时)。(2)到达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线偏差应最小(以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值)。(3)D〜E间为限速区,车辆往返均要求以低速通过,通过吋间不得少于8秒,但不允许在限速区内停车。2・发挥部分(1)自动记录、显示一次往返时间(记录

3、显示装置要求安装在车上)。(2)自动记录、显示行驶距离(记录显示装置要求安装在车上)。(3)其它特色与创新。三、方案设计与论证方案(1):这是一种全模拟系统。利用脉冲或电容来控制系统内部的选通器。山此来实现对小汽车的速度控制,但此方案所需电路较为复杂,且对速度的控制精度也不高。其原理图如图1所示:图1方案(2):采用96系列的单片机作为主控器件,虽然片子本身具有相应的技术功能,但96系列的外围器件要求的比较多,因此不仅相对的耗电量增大了,而且成本也随之提高。方案(3):此方案使用MC-51系列中89C51做主控器件,此芯片内部具有4k的EPROM

4、,所以程序较少的情况下,不用再外扩程序存储器,从而使其外围电路相对简单也大人降低了外围电路的耗电量,以满足小汽车供电系统的节能需求。由采集电路将光电信号转换成电信号,89C51对其进行计数以实现对小汽车的行驶速度、距离等的统计功能。由采集电路转换得到的电信号比较微弱,无法满足CPU的识别要求我们采用了电压比较器对信号进行放大。原理框图如图3所示:图3综上所述,第三种方案与前两种方案相比:电路简单、耗电量少。故我们采用了第三种方案。797自动往返电动小汽车系统设计第二章系统原理框图系统实现框图及工作原理此设计主要分信号采集及转换、主控系统、驱动电路

5、、稳压电源及显示五部分。该设计的原理框图如图4所示:图4信号采集及转换信号的采集由于小汽车在行驶过程中要求传感元件有较高的灵敏度及较高的可靠性,所以我们选用了光电传感元件对信号进行采集。本设计中有四处采用光电传感元件。分别位于小车两旁、前部,汽车内部对车速及行驶距离的信号采集以及车底部对黑线条的检测。其中前三处的传感元件运用光栅将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。调制光照射到光电器件上就产生一个电信号脉冲,经放大器整形后单片机利用下降沿计数。而在汽车底部的检测光电元件是利用光的反射原理,当小汽车在白色区行驶时,反射光使信号持续为高电平,而

6、行驶到黑色区后,无反射光,信号转化成低电平,由此得到脉冲。由于采集电路得到的光电信号转化成电信号后,信号较弱,且含有直流分量的类正弦波。CPU对其不能进行检测。所以必须加入一个整形放大电路对波形进行调整。设计中我们曾采用过达林顿管、两极与非门对信号进行调整,但都达不到理想的效果。为此我们采用LM324四运放整形放大电路(如图5所示):由2脚输A0.7V的基准电压,与A端的采集信号相比较,经Z1钳位。放大电路的输入输出波形如图6所示:主控系统此图为主控系统原理图,由P1・0控制电机驱动电路P1.1控制小车的正反转向,若小车在行驶过程中检测到路标,从

7、T1口中断,由程序控制电机转速。图7图8稳压电源部分采用9V干电池为小汽车供电,当小汽车在加速或反向瞬间,电机的瞬时电流可达400-500mA,所以采用两块干屯池并联的方式,以提供足够大的屯流。此设计中除电机外,其它系统如显示部分、主控部分等均可用5V供电,这样会使耗电量大大减少,以达到节能的目的,所以采用了集成稳压电路对其供电。原理图如下图7所示:驱动电路如果想驱动小汽车的电机,电流必须达到一定的值。这就要求驱动电路能为电机提供足够大的电流。在本设计中使用两个三级管组成达林顿管,这种复合管电流放大系数很高,正好满足了我们对大电流的需求。其原理如

8、图6所示。显示部分本设计显示部分采用了点阵式的液晶显示模块,与数码管相比有以下几个优点:功耗低,接线少,可显示复杂字符。第三章主要电路设

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