【精品】小车论文

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1、智能小车设计报告摘要：本设计采用AT89S52单片机作为系统控制核心，利用反应式红外传感器检测信号进行寻迹，利用光电开关检测障碍物，利用光敏电阻寻找光源，通过控制两个直流电机从而来实现一系列寻迹-蔽障-寻光-停车的运动。关键词：电动小车双直流电机红外传感器光电开关光敏电阻1方案设计与论证以下是我小组的系统设计设计方案。见图1电机驱动V89C52甲片机光电开关黑带检测1.1循迹方法比较与选择方案一：由可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射一接收屯路。该方案成本较低，易于制作，但其缺点在于周围环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一□外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判

2、；如果采用超高亮发光管和高灵敏度光敏管可以降低一定的干扰，但乂将增加额外的功率损耗。方案二：寻迹采用红外传感器，寻光通过AD采样实现，其他方案相同，此时主要通过比较器来调整，对检测黑线的信号输入，当检测为白色板时为低电平，检测到黑线时为高电频，此种方法优点是灵敏度高，成本较低。综上考虑寻迹我们选用方法二1.2蔽障方法比较与选择方案一：采用光敏电阻和比较器进行蔽障。工作原理当小车接近障碍物时光线被遮挡，产生电位变化，从而通过比较尽行判断蔽障，优点成木较低，电路较容易制作，缺点灵敏度低，并且教室内会被灯光影响。方案二：采用光屯开关，优点灵敏度高，缺点是光屯开关成本较高。综上考

3、虑为了，准确的完成小车的蔽障我们采用方案二。1.3寻光方法比较与选择方案一；通过光敏电阻加比计较器进行寻光，优点程序简便，节约工作时间。缺点要认为调整光源检测范围，并月•探测寻光时容易出现偏差。方案二；通过搭建AD模块，进行AD采样分析，通过程序控制寻光，优点准确可靠，缺点需要花大量时间搭建模块，并且要进行AD模块的程序控制消耗时间较长。综上考虑方案一简单方便成本低，偏差在允许范围之内，故采用方案一。1.4驱动的方法比较与选择方案一：采用直流电机。直流电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单,使用方便。缺点控制方面行走路径比较粗糙不精确。方案二：采用步进电机。步进电机是数

4、字控制电机，控制也简单，具有瞬间启动和急速停止的优越性，比较适合本系统耍求控制精度高的特点。综上分析因为小车的运动对精准度要求不高，并且直流电机更加容易装配控制故选用方案一。2・理论分析与计算自动小车完成一些列运动需要程序员给小车电机一个稳定的速度，需要通过控制驱动模块调整好占空比，占空比的概念是在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。因为小车行进时要求稳定连续，还要保证在规定的时间内完成任务，所以要有适当工作周期和占空比。经过长期调试周期为10ms,占空比控制在20%左右时，小车运动稳定，并且能在规定的时间内完成任务。3单元电路设计与计

5、算3.1小车驱动模块设计我们所使用的电机一般为直流电机，主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。直流电机的控制很简单，性能出众，直流电源也容易实现。这种直流电机的驱动及控制需要电机驱动芯片进行驱动。常用的电机驱动芯片有L297/298,MC33886,ML4428等。这里我们选择L298N芯片。电源模块如下由8组二极管防止逆向电流对芯片损坏。见图2+12VD?D?DiodePlU1ISENAISENBVSOCTIOUT2OJT3OUT4P313」4―441丄可IJ^.DodeD?9-f6VDiode4+12V15•o■6V4Ffeader42IHsad0t-2P5_

6、_I2tfeadepbF446V—图23.2小车寻迹模块设计如图3所示寻迹模块通过LM339通过比较器，和红外传感器ST188装置组成,它的工作原理为利用光的反射原理，当光照射在白纸上，反射量比较大，反之，照在黑色的物体上，由于黑涩对光的吸收。反射冋的的光较少。这样利用红外探测装置，当红外探测装置检测到黑线时产生低电频输出信号，输出信号进入LM339进行电压比较，产生标准的TTL电平，稳定性能得到提升。结合程序控制小车转弯。Res2R?2201R2ResTapUIRes2*>IK4220$_>R1L2A3LM339N72GND3.3小车寻光模块利用光敏电阻的感光特性：在黑

7、喑环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带屮产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子一空穴对增加了半导体材料中载流子的数冃，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。再经由三个光敏电阻各自分压而构成两对输出电信号，之后通过LM339产生两个标准TTL电平信号输入单片机，经其处理控制小车往哪个方向利用光敏电阻的感光特性：在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只耍光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子