电子设计大赛智能小车设计报告.docx

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电子设计大赛智能小车设计报告

简易智能电动车

学校：

辽宁工程技术大学

小组成员：

日期：

2011年8月4日

摘要

本设计以STC89C52单片机为控制核心。

经光敏电阻和红外对射完成循迹，寻光以及躲避障碍物，测距的检测，经比较器LM393进入单片机。

单片机通过内部程序完成对小车的控制。

关键字：

控制；检测；红外对射；智能小车；

Theabstract

ThisdesigntoSTC89C52microcontrollerascontrolcore.ThephotoconductiveresistanceandinfraredDuiShecompletefollowmark,lightandevadesobstaclesforthedetectionofcomparison,theLM393intothemicrocontroller.Theinternalprocessofsinglechipthroughcompletecontrolofthecar.

Keyword:

control;Detection;InfraredDuiShe;Intelligentcar;

目录

1方案论证与比较1

2各模块的选择方案1

2.1电源模块选择方案1

2.2系统控制模块方案2

2.3红外对射模块方案2

2.4恒流源模块2

2.5比较器转换模块2

3系统硬件设计3

3.1电源电路设计3

3.2恒流源电路设计4

3.3电机驱动模块5

3.4循迹检测设计5

3.5测距检测设计6

3.6避障检测设计7

4系统软件设计7

5系统调试9

6结论10

7参考文献11

1方案论证与比较

方案一：

用一片STC89C52单片机作为核心，控制整个小车，并在红外循迹，红外寻光，红外避障等模块。

方案二：

用两片STC89C52单片机作为主控芯片，其中一片控制红外循迹，红外寻光，红外避障等模块检测，另一片检测红外测距模块。

在符合开关灯时间、明暗程度和交通状况时，灯打开，并且第一片单片机能单独控制每盏灯。

以上两种都能完成题目要求，但是第二种方案能使两片单片机分别工作，避免了一片单片机工作程序太大而容量不足的缺点，且能达到节能的效果，故选择第二种方案。

2各模块的选择方案

2.1电源模块选择方案

方案一：

采用电池作为电源直接输入直流后，用多个稳压器稳压得到理想的不同幅值直流电源。

这种方法获取电源方便，且电源输出电流能力大。

缺点是：

直流电流放电受到自身影响大，放电时间受限不能长时间工作，而且价格昂贵，不符合节能的实际电路特征要求。

方案二：

采用变压器将220V电压变压后，经整流桥整流滤波，再经三端稳压器稳压后等到直流电源。

这种电路实现简单灵活，且能输出多种直流电源，满足了电路的要求。

鉴于以上分析，本设计采用第二种方案。

2.2系统控制模块方案

选择STC89C52单片机进行系统的控制。

该单片机具有IAP功能，支持在线下载，且内部集成了EEPROM，STC98C52是我们比较熟悉的一种常用的单片机，指令系统和AT89C52兼容，价格便宜，较容易购买。

2.3红外对射模块方案

方案一：

应用软件中的中断和定时器来设计软件控制，但是编写这种程序复杂且精度较低，调试很困难，占用资源也较多，断电后时钟会停止运行，供电后时间显示出现错误。

方案二：

采用红外对射检测，电路简单，精度高，只要将检测到的高低电平数据读取送到单片机即可，占用资源少，供电后时间显示不会出现错误。

鉴于以上的比较分析，采用第二种方案。

2.4恒流源模块

有运算放大器LM324和大功率三极管构成的恒流电路，将将电流转换成电压参数进行控制，具有控制方便，线性好的特点，使用的元件也都是很普遍的，易于实现，经实验，效果非常好，是本系统的一大特点。

2.5比较器转换模块

采用多个LM393进行D/A转换，这种芯片输出电压可以达到基准电压的两倍，并且转换速度快，低功耗，性价比非常高，能满足独立控制的要求。

3系统硬件设计

如图3.1.1所示系统主要包含电源设计、恒流源设计、D/A转换、路面检测设计，光源检测设计，显示模块设计，电动机驱动设计和金属检测设计。

图3.1.1系统结构

3.1电源电路设计

如图3.1.2所示，220V交流电压源经过变压器变压、桥式整流、滤波、三端稳压后，输出+12V，-12V，和+5V，-5V稳压供给系统电路。

图3.1.2电源电路

3.2恒流源电路设计

电路由三部分组成：

集成运算放大器、缓冲电路和取样电路，如图3.2.1所示。

此恒流源电路带负载能力非常强，且线性很好了。

有TLC5615D/A转换器输出的电压经过电阻

和

分压后在输入到集成运算放大器的3号引脚，由集成运放特性可知，

流过电阻

的电流

/

即流过LED的电流

/

。

此恒流源电路结构简单，但性能非常优秀。

图3.2.1恒流源电路

3.3电机驱动模块

采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。

L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。

用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。

L298

3.4循迹检测设计

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。

因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。

将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。

图3.6.1红外反射光电传感器循迹检测电路

3.5测距检测设计

采用红外透射光电传感器进行交通状况的检测，在小车车轴上安装一码盘，小车行驶过程中，码盘不断阻挡红外透射光电传感器，从而产生高低电平并传送到单片机上，经过软件控制达到对路程的检测。

3.6避障检测设计

如图3.7.1所示，小车下端引出红外对射管通过电压比较器引回单片机，通过高低电平来检测灯是否出跑道。

图3.7.1避障检测电路

4系统软件设计

系统软件设计框图如4.1.1所示：

系统进入初始化后进入主程序并分为以下几种模式：

循迹，寻光以及躲避障碍物，测距模式。

图4.1.1系统软件框图

图4.1.2循迹模式

图4.1.3测距模式

图4.1.4寻光模式

图4.1.5避障模式

5系统调试

整体焊接完毕以后，先对硬件进行检查，连接有无错误，再逐步对各个模块进行调试。

首先对主控单元进行调试，载入按键程序、时钟和液晶模块程序。

按键加不能正常运行，查看连接电路，发现有一条连线没有焊接。

接着液晶显示出现问题，每次关掉电源，液晶上的时间秒、分和月总是变化，没有按照预想会掉电后仍正常运行，进过多次测试，仍不正常。

在其他单片机上测试此程序正常，于是进行了硬件的检查，最后确定为硬件问题。

经过查找是杜邦线接触问题，用焊锡焊接杜邦线后重新测试，显示正常，调节也正常。

其次对路灯开关进行调节，电源打开灯亮，但是电源关掉以后灯不灭，经过多次电压测量发现控制灯的电源不在芯片主电源上，改过线路之后，灯亮正常。

然后对红外对射进行测试，挡住光时，灯没有亮，查找原因是电压没有进入单片机。

于是对红外对射管进行测试，黑管上的电压不正常，经过换管和焊接和多次调试，显示正常。

对故障检测进行测试，反馈低电平不能正常接收。

通过添加电压比较器，显示正常。

最后进行整体调试

6结论

本设计以STC89C52单片机为控制核心，含有多功能数字时钟控制、环境寻光检测、交通循迹检测、路程测距检测、红外避障报警系统等主要功能。

本系统用两片STC89C52单片机进行通信，通过无线传输信息控制可移动声源运动，本系统的特点是设置误差校正，有效的提高了系统的精度和稳定性。

通过测试，系统性能稳定，优良，功耗低，性价比高，基本达到了设计制作的要求，在周围噪音较大时，系统偶尔会产生错误的判断。

7参考文献

[1]郭天祥.51单片机C语言教程.北京：

电子工业出版社，2011.

[2]黄智伟.全国大学生电子设计大赛训练教程.北京：

电子工业出版社，2010.

[3]童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京：

高等教育出版社，2010.

[4]阎石.数字电子技术基础.北京：

高等教育出版社，2010.