系统方案论证.doc

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1、西安工业大学毕业设计（方案论证）系统方案论证与选择1系统方案根据题目中的设计要求，本系统主要由微控制器模块、电源模块、寻迹模块、直流电机及其驱动模块、避障检测模块，速度采集模块，LCD液晶显示模块等构成。本系统的方框图如图2.1所示。车速检测信号调理电路电池组6v电源管理单元5V舵机控制单元电池组6V单片机AT89S52芯片驱动单元路径识别电路速度里程显示避障检测模块为较好的实现各模块的功能，分别设计了几种方案并分别进行了论证。2.1.1控制器模块论证与选择方案一：选用一片CPLD（如EPM7128LC

2、84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。2西安工业大学毕业设计（方案论证）方案二：采用AT89S52单片机作为主控制器。AT8

3、9S52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉。综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用AT89S52单片机为我们整个系统的控制核心。电源模块方案一：采用实验室有线电源通过稳压芯片供电，其优

4、点是可稳定的提供5V电压，但占用资源过大，在调试可以使用。方案二：采用4支1.5V电池单电源供电，但6V的电压太小不能同时给单片机与与电机供电。方案三：采用8支1.5V电池双电源分别给单片机与电机供电可解决方案二的问题且能让小车完成其功能。所以，我选择了方案三来实现供电2.1.3电机的论证与选择方案一：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，很容易实现PWM调速。很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止、调速等操作。方案二：采用步进电机作为该系统的

5、驱动电机，由于其转动的角度可以精确定位，可以实现小车前进距离和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，但步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高的转速时会急剧下降，其转速较低时又不适于小车对速度的一定要求。经综合比较分析我们决定放弃此方案。 综合以上考虑我们选择方案一的直流电机作为小车的驱动电机。2.1.5寻迹模块选择与论证方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电

6、阻在白色轨迹上方和黑色轨迹上方时，阻值会2西安工业大学毕业设计（方案论证）发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。单片机据此来判断小车是否偏离轨道，并根据反馈来不同的电平信号，发出相应的控制操作命令来校验小车的位置，来完成小车的循迹任务。但是这种方案的缺点是受环境中光线的影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其它更加稳定的方案。方案二：用RPR220型光电对管完成系统循迹。RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光

7、电三极管。RPR220特点：塑料透镜可以提高灵敏度。内置可见光过滤器能减小离散光的影响。体积小，结构紧凑。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定，实物图如2.2所示。图2.2红外对管RPR220实物图方案二不论是在黑暗或者是强光照射下，小车系统均可以很稳定的工作，对环境的适应能力较强。因此我们选择方案二。2.4避障模块方案一：采用一只光电开关管置于小车中央。其安装简易，也可以检测到障碍物的存在，但难以确定小车在水平方向上是否会与障碍物相撞，但是本课题要求在循迹的路线上避障，也就是说障碍物可能在循迹的路线上

8、，而其他方向无障碍，这样只要把避障后的舵机的方向规定就可以了，然后启动延时也能越过障碍。这种方案也可行的。方案二：小车车头处装有三个光电开关，中间一个光电开关对向正前方，两侧的光电开关向两边各分开30度，小车在行进过程中由光电开关向前方发射出红外线，当红外线遇到障碍物时发生漫反射，反射光被光电开关接收。小车根据三个光电开关接受信号的情况来判断前方障碍物的分布并做出相应的动作。光电开关的平均探测距离为30cm。20西安工业大学毕业设计（方案论