基于LM393的寻光智能车.doc

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1、基于LM393的寻光智能车高久淳，王谛，姚培（西南交通大学，成都611756）摘要：本文针对提高大学生动手能力的问题，设计并制作了“全国大学生电子设计大赛”的题目，并提出优化方法。关键词：LM393比较器；单片机中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1007-9599（2010）06-0090-01Light-feelSmartCarBasedonLM393GaoJiuchun,WangDi,YaoPei(SouthwestTransportationUniversity,Chengdu611756,China)Abstract:Inthispaper,handstoimprovet

2、hecapacityofthestudentsdesignedandproduced"NationalUndergraduateElectronicDesignContest,"thesubject,andproposeoptimization.Keywords:LM393comparator;SCM2003年大学生电子设计竞赛有一智能电动车题目，以单片机为控制中心对小车进行实时的控制，使其沿着跑道上的黑线行驶，实现铁片检测，红外避障功能，在光源的指引下，寻光进入车库。实质是设计制作一个架构于模型车上的集光机电于一体的简易智能控制系统。对于该系统，我们可以将其分为几个子控制模块，即单片机控

3、制模块，光电传感器循迹模块，铁片检测计数模块，红外避障模块，寻光模块，电机驱动模块和电源模块。该设计中我们采用Atmel公司的AT89S52单片机，通过光电发射接收对管，集成铁片金属传感器，光敏二极管等对小车的位置和状态进行检测，实现题目的要求。经过对部分参赛选手作品所选元器件，算法的分析和筛选，可总结以下几点：一、选手大多采用ST178或ST188等红外接收对管对路面的黑线进行检测，由于跑道底色是白色，中间有一条约1.5cm的黑带，白黑对光的反射率不同，所以接收管在黑色和白色上会接收到不同强度的反射光，从而转化成不同的电信号，将该信号进行放大整形后输入到单片机，由单片机控制电机转速转向。

4、一般采用两个或三个接收对管就能满足比赛的要求，但经过实验发现，如果只用两三个传感器在小车速度稍快时会有“出轨”的现象发生。对此，不妨参考飞思卡尔智能车的方案，多配置几个红外发射接收对管，确保小车不脱离跑道。二、对于避障模块，我们是用超声波传感器进行检测，实践过程中发现市场上集成红外线传感器即光电开关稳定性更好，外围电路更简单，灵敏度更高。铁片检测也可以使用市售的金属接近开关，如LJ12A3-4-Z/BY。三、相对来说寻光环节最易出现问题，其模块设计也是有很多种，主流思路是通过ADC0809将模拟信号转为数字信号处理。我们发现通过模数转换后的信号仍然需要进行比较后才能让单片机发出相应的控制信

5、号，如果将光敏二极管反馈回的模拟信号直接进行比较后产生的高低电平输入到单片机可以更方便达到目的。对于比较器的选择，我们选用LM393芯片，即寻光模块的核心。对于光信号采集，我们有较多选择，如光敏二极管，光敏三极管等。光敏三极管反应更灵敏，但价格稍高，我们采用光敏二极管在有无光照的情况下电阻大幅变化的特性来完成采集。我们可能会忽略了自然光对其的影响导致怎么调试都不能稳定工作，如果给光敏二极管套上黑色的热缩管，该情况便可得到改善。我们采用将二极管和一定阻值的电阻串联分压的简单电路，在有无光照的情况下输出不同的电压值到比较器进行分析处理，称其为输入电压。将输入电压输入至比较器后，需要产生一个与之

6、进行比较的电压，称为基准电压。LM393是单电源设计的双电压比较器，有八个引脚，采用双列直插式封装的LM393P。其中8脚接电源正，4脚接电源负，1脚2脚3脚分别为比较器A的输出，反向输入和正向输入，5脚6脚7脚为比较器B的正向输入，反向输入和输出。LM393P适用电压范围广，也可用分离式电源，不受电源电压值影响。LM393P的应用范围很广，可用于构建基本比较器电路，还可用LM393驱动CMOS的电路驱动和TTL的电路，低频运算放大器等。寻光模块是基本比较器电路的简单应用，即如果其正向输入电压值比反向输入的电压值大，输出VCC，正向输入电压值比反向输入的电压值小，输出0。虽然是基本比较器电

7、路的应用，但仍有多种构架方案。而如何搭建电路决定于如何配置其正向反向输入。我们将正向输入定义为输入电压，通过电位器产生介入VCC与零之间的电压，在调试前预先设置成2.5V即基准电压，在光敏二极管没有感受到光的情况下，输入电压小于基准电压，比较器输出为零。而一旦有二极管感受到光，输入电压高于2.5V，比较器输出高电平。这个方案可以采用一个光敏二极管搭配一个比较器。为了保证任何时间位置都有二极管检测到光信号，我们用五个光敏二