《论文 简易自动控制小 车(1 8)(定稿)》.doc

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1、封装纸简易自动控制小车（D题）摘要本设计采用单片机作为小车检测和控制的核心，以实现按键设置和自动控制功能。通过多个红外光电传感器对汽车运动方向进行检测，使其沿着引导线前进，运用PWM直流电机调速技术，完成对汽车运动速度和运动方向的控制，同时还利用霍尔传感器实现了对运动距离的测量，并用静态显示电路显示小车的运动路程。基于一些完备而可靠的硬件设计，使用了切实的软件算法，实现了小车的自动控制。关键词：H型PWM电路红外检测霍尔传感器静态串显一、方案的选择与论证：根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1所示:V路程显小•对各模块的实现.分别有以下一些不同的

2、设计方案：K电动机驱动调速模块方案一：采用数控电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是数控电阻的元器件价格比较昂贵，不实用。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压会降低效率，而且实现也很困难。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整，这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管，使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H

3、型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快稳定性也极强.是一种广泛采用的PWM调速技术。基于上述理论得分析，我们采用了方案三。2•光控电路模块探测引导黑线的原理大致是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线。一般可采用以下几种方案：方案一：可见光发光二极管与光敏三极管组成的发射一接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏三极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。方案二：使用红外发光二

4、极管和接收管组合。由于红外光波长比可见光长,因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具以下优点：尺寸小，质量轻，能有效的抗可见光波段的伪装，对辅助装置要求最少，对人眼无伤害。方案三：利用激光。此方案虽然抗干扰性强，可靠性高，但其缺点在于体积大、功耗大、价格高。通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，采用方案二来完成数据采集较为合适。3.车轮检速及路程计算模块方案一：采用霍尔集成片。该器件内部由三片霍尔金属片组成，当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通。在非磁材料的圆形转盘上粘贴一块磁钢，将转盘固定在被测转轴上，霍尔传感器固定在转盘外缘附近，转盘

5、每旋转一周，霍尔传感器便输出一个脉冲，通过对脉冲的计数进行转速和里程测量。用霍尔元件电路简单，易实现。方案二：采用干簧继电器，在具有磁性的60个齿的齿轮的边缘处放置干簧继电器，由于齿轮旋转，它的齿产生的磁场足以使干簧继电器的触点进行切换。触点的连续不断吸合与断开，便产生一系列脉冲，通过对这些脉冲的计数进行转速测量。但继电器的响应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。鉴于以上分析，我们采用霍尔集成片。4、显示装置的选择方案一：8位动态显示。可以用一块74138和CD4511组成动态显示，该方案电路较为简单，但显示时闪烁不定，让人眼花缭乱。方案二：8位

6、静态串行显示。该电路由8个74164组成，虽然电路较为复杂，但显不稳足。此实验中我们采用方案二，取其静态优点，以实现路程的稳定显示。5・方案小结：经过一番仔细的论证与比较，我们决定了系统各个主要模块的最终方案如下：电动机驱动与调速模块：采用达林顿管的H型PWM电动机驱动电路车轮检速模块：采用霍尔传感器路面引导线检测模块：采用反射式红外发射一接收器显示装置的选择：静态串行显示二、系统的具体设计与实现1.系统的硬件设计(1)电动机PWM驱动模块的电路设计与实现本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。具体电路见图2。当C0N1输入高电平时，QI、Q2、Q4、

7、Q8和Q10管导通，Q3、Q5、Q6、Q7和Q9管截止，电动机正转。当C0N1输入低电平时，Q3、Q5、Q6、Q7和Q9管导通，QI、Q2、Q4、Q8和Q10管截止，电动机反转。另外，4个二极管和4个电感可以在电平变换时起到保护作用。在实验中的控制系统电压统一为5V电源，因此若达林顿管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5V,再加上三极管本身的压降，加到电动机两端的电压就只有4V左右，减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑，我们运用了4N25光电集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来，这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大的增强

8、。我们通过单片机进行周期信号控制，对控制电压的占空比进行设定，们采