声光寻迹小车报告

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1、摘要本设计采用STC89C52RC单片机作为智能小车的控制中心，主要包括光源检测模块、电机驱动模块、时间距离显示模块、红外线检测模块、电源装置等。小车可以实现寻找光源、显示小车的行驶时间和路程。寻光源装置采用自制的光电传感器，时间距离显示模块采用自制的反射红外传感器和LCD1602。电机驱动模块采用L298N电机驱动芯片来控制直流电机，电源装置采用单片机与电机单独供电的方式，避免了电源的相互干扰。关键词：单片机，智能小车，PWM脉宽调制，直流电机。设计任务与要求在半径为5米的圆形内，在任意地方放置一声源，要求小车在最短时间内自

2、动走到声源处。实现此功能的基础上，在任意地方放置一光源，要求小车在最短时间内自动走到光源处。要求：圆形区域用黑线做标记，小车运动不能超出圆形范围。声源用频率为1KHz的正弦波信号。光源为50瓦的电灯泡。一.方案比较与论证：1.主控系统方案一：采用高性能的嵌入式系统，比如ARM可以很好地解决数据处理和控制功能，但是ARM价格昂贵且很少接触，在短时间内完成困难较大。方案二：采用STC89C52来实现。C51系列单片机接触较多，且其能够很好地提供我们所需的功能。考虑到方案的可行性和性价比，我们采用STC89C52单片机。2.车体的设

3、计方案一：自己制作一个车体。自制的车体总的来说是比较粗糙的，而且车体的机械强度不高，车身的重量和平衡都要有精确的测量。方案二：购买车体模型。现成的车体由于装配紧凑，使得各种电路的安装十分方便，且比较美观。车体是依靠直流电机与相关齿轮一起驱动，能适应题目中小车准确前进、后退、转弯的要求，而且这种电动车一般都价格适中。鉴于以上分析，我们选择了方案二。3．电机驱动模块方案一：通过晶体三极管等分立元件搭建H桥。优点是价格便宜，结构简单，但由于晶体三极管的承载电流比较小，驱动能力受到限制，且稳定性得不到保证。方案二：采用集成芯片。L29

4、8N款单片集成的高电压、高电流、双路全桥式电机驱动，设计用于连接标准TTL逻辑电平，驱动电感负载（诸如继电器、线圈、DC和步进电机）。L298N供两个使能输入端，可以在不依赖于输入信号的情况下，使能或禁用L298N件。L298N输出电压高达46V，输出电流为2A，具有过温保护功能。其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动小型直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。基于L298N优点，我们选择L298N电机控制芯片。4．电机模块方案一:采用步进电机作为

5、该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。经综合比较考虑，我们放弃了此方案。方案二：直流电机：直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占

6、空比实现对电机转速的调节。基于以上分析，我们选择了方案二，使用直流电机作为电动车的驱动电机。5.时间距离显示模块方案一：使用霍尔传感器获得脉冲信号。其机械结构较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断产生脉冲信号输出，如果在圆周上粘多粒磁钢，就可以实现旋转一周就获得锁个脉冲输出，测速精度比较高。但对于本设计，由于小车的车轮距离车体较近，不适合安装霍尔传感器。方案二：使用自制红外线传感器获得脉冲信号。此时需要在小车车轮的内侧贴上黑白相隔的线条圆盘，当小车车轮旋转时，红外线传感

7、器就就会输出相应的脉冲，旋转一周时，会产生多个脉冲，其测速精度也比较高。对于显示部分，我们采用液晶显示屏。因此我们采用方案二。系统框图二．系统的硬件设计与实现1.单片机最小系统STC89C52及外围电路构成的单片机最小系统。2.电机驱动模块电机驱动模块采用L298N来作为驱动芯片，L298N可以驱动两个两相电机，OUT1,OUT2和OUT3,OUT4之间分别接两个直流电机，在电机端接入了保护二极管，是为了防止电机换向时电流过大烧坏电机。单片机的P1.6,P1.7分别接电机的使能端ENA,ENB；P1.2~P1.5分别接IN1~

8、IN4用于控制两电机的转向。L298N有两个电源输入端，一个是VSS是芯片的工作电压，另一个是VS是电机的工作电压，VSS、单片机及其他模块的电源和VS是独立供电的，这样可以避免电机工作时对控制电路部分的影响。在电源的输入端接电容C1、C2、C3、C4来做电源的去耦（旁路）电