基于數(shù)電自動(dòng)循跡智能小車(共12頁(yè))

1、PAGE PAGE 10 1設(shè)計(jì)(shj)題目：基于數(shù)電的循跡小車 2014年09月10日目錄(ml) 目錄(ml).3.摘要(zhiyo)41. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 5 1.1 基本功能52.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案5 2.1小車循跡原理5.2.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)63.系統(tǒng)方案6 3.1循跡傳感器模塊6. 3.1.1紅外傳感器的簡(jiǎn)介7. 3.1.2比較器LM324簡(jiǎn)介7 3.1. 3具體電路8 3.1.4傳感器的安裝832控制器模塊9 3.2.1穩(wěn)壓芯片的工作原理9 3.2.2繼電器的工作原理93.3 電機(jī)與驅(qū)動(dòng)模塊103.4自動(dòng)循跡小車的總體設(shè)計(jì)114設(shè)計(jì)體會(huì)115.參考資料.12 STYLEREF 標(biāo)題

2、 1 * MERGEFORMAT 目 錄-PAGE IV-基于(jy)數(shù)電的循跡小車內(nèi)容摘要: 本著從簡(jiǎn)到繁的原則，我們制作一款由數(shù)字電路來(lái)控制的智能循跡小車，在組裝過(guò)程中我們不但能熟悉(shx)機(jī)械原理還能逐步學(xué)習(xí)到：光電傳感器、電壓比較器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等相關(guān)電子知識(shí)。關(guān)鍵詞：循跡小車，傳感器，電機(jī)(dinj)驅(qū)動(dòng)1.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 基本功能設(shè)計(jì)一個(gè)基于直流電機(jī)的自動(dòng)循跡小車，使小車能夠自動(dòng)檢測(cè)地面黑色軌跡，并沿著黑色軌跡行駛。當(dāng)小車走在白色軌道時(shí)，保持原來(lái)速度行駛；當(dāng)遇到黑線時(shí)，說(shuō)明小車跑偏，通過(guò)繼電器將開關(guān)(kigun)打到低電壓一路，使小車差速行駛，并調(diào)整行駛方向。在白色(bis

3、)區(qū)域，光電傳感器經(jīng)光線通過(guò)地面反射到光敏電阻上通過(guò)檢測(cè)光敏電阻阻值變化能判斷(pndun)小車是否行駛在白色區(qū)域上2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)方案方框圖如下:檢測(cè)黑線繼電器控制小車控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.1循跡小車的工作原理這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，由于黑線和白色地板對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷“道路”。通常采取得方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收，光線通過(guò)地面反射到光敏電阻上通過(guò)檢測(cè)光敏電阻阻值變化能判斷

4、小車是否行駛在白色區(qū)域上；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。說(shuō)明小車跑偏，這一側(cè)的電機(jī)就會(huì)減速甚至停轉(zhuǎn)這一側(cè)的綠色的LED熄滅，驅(qū)動(dòng)小車向相反方向行駛，這樣小車就能始終沿著跑道行駛了。繼電器就是否接收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定車速，以便調(diào)整車的方向。2.2控制系統(tǒng)(kn zh x tn)總體設(shè)計(jì) 自動(dòng)循跡小車控制系統(tǒng)由控制電路模塊(m kui)、穩(wěn)壓電源模塊、紅外檢測(cè)模塊、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊等部分組成?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：穩(wěn)壓電壓模塊繼電器控制模塊差速電機(jī)電壓比較器光電傳感器1.電壓穩(wěn)壓(wn y)模塊：用7805芯片、104容值的電容、330uf的電容2.紅外檢測(cè)

5、模塊：紅外傳感器，比較器LM3243.電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊：兩個(gè)直流電機(jī)，電磁繼電器3.系統(tǒng)方案3.1循跡傳感器模塊 在黑線檢測(cè)的測(cè)試中，若檢測(cè)到白色區(qū)域，發(fā)射管發(fā)射的紅外線沒有反射到接收管；若檢測(cè)到黑色區(qū)域，管接收到發(fā)射管發(fā)射的紅外線，電阻發(fā)生變化，所得的分壓也就隨之發(fā)生變化。 判斷(pndun)有無(wú)黑線我們用比較器LM324，比較基準(zhǔn)由電位器調(diào)節(jié)，各個(gè)接收管的參數(shù)都不一致，每個(gè)傳感器的比較基準(zhǔn)也盡不相同，我們?yōu)槊總€(gè)傳感器配備了一個(gè)變阻器。3.1.1 紅外傳感器的簡(jiǎn)介(jin ji) HYPERLINK /view/39191.htm t _blank 紅外技術(shù)(hn wi j sh)發(fā)展到現(xiàn)在，

6、已經(jīng)為大家所熟知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國(guó)防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的 HYPERLINK /view/2847149.htm t _blank 測(cè)量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測(cè)量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。 紅外傳感器根據(jù)探測(cè)機(jī)理可分成為：光子探測(cè)器（基于 HYPERLINK /view/14336.htm t _blank 光電效應(yīng)

7、）和 HYPERLINK /view/4257681.htm t _blank 熱探測(cè)器（基于熱效應(yīng)）。本次我們使用的是光子探測(cè)器。3.1.2 比較器LM324簡(jiǎn)介 LM324為四運(yùn)放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。內(nèi)部有四個(gè)運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。電路功耗很小，工作電壓范圍寬。 在黑線檢測(cè)電路中用來(lái)確定紅外接收信號(hào)電平的高低，以電平高低判定黑線有無(wú)。在電路中，LM324的一個(gè)輸入端需接滑動(dòng)變阻器，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)提供合適的比較電壓，3.1.3具體(jt)電路通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)黑線(hi xin)，輸出接收到的信號(hào)給LM324，接收電壓與比較電壓比較后，輸出信號(hào)變?yōu)楦叩碗娖剑?/p>

8、輸入到繼電器中，用以判斷是否檢測(cè)到黑線。3.1.4 傳感器的安裝(nzhung) 在小車具體的循跡行走過(guò)程中，為了能精確測(cè)定黑線位置并確定小車行走的方向，需要在小車前方安裝兩個(gè)紅外傳感器，進(jìn)行兩邊方向糾正控制提高其循跡的可靠性。3.2控制器模塊(m kui) 采用繼電器和7805穩(wěn)壓芯片為控制器，繼電器相當(dāng)于一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，7805將7.2v的電壓(diny)穩(wěn)壓為5v，以便給LM324、電機(jī)供電。 3.2.1穩(wěn)壓芯片的工作(gngzu)原理 3.2.2繼電器的工作原理電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)

9、，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。我們將通過(guò)(tnggu)LM324的信號(hào)先經(jīng)過(guò)1N919三極管集電極放大，發(fā)射極接地，將放大的信號(hào)傳送到繼電器，讓繼電器做出相應(yīng)的判斷。3.3電機(jī)與驅(qū)動(dòng)(q dn)模塊電機(jī)采用直流電機(jī)，外接大小電源控制(kngzh)電機(jī)的速度，是電機(jī)的兩輪遇到黑線時(shí)差速行駛。驅(qū)動(dòng)(q dn)電路圖：3.4自動(dòng)(zdng)循跡小車的總體設(shè)計(jì)電路圖4.設(shè)計(jì)(shj)體會(huì)5.參考文獻(xiàn)1.數(shù)字電子(dinz)技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），閻石 主編，高等教育出版社。2傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用，劉迎春 主編(zhbin)，長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)