自动循迹小车方案论证

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方案论证

1.电源模块设计方案

方案一：利用电池的串行连接来提供一个合适的电压。由于单电源模式下需同时对单片机和两个电机供电，故电机波动可能会影响单片机，进而导致测量、控制不准确。

方案二：采用双电源供电，将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路电源完全隔离。用7805为电机提供稳定电压，另一方面用干电池对单片机及其他电路电源供电，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以使电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性。

2.电机驱动模块设计方案

方案一：采用直流电机，配合LM298驱动芯片组合。优点在于硬件电路的设计简单。当外加额定直流电压时，转速几乎相等但由于不允许用LM298，所以不采用此方案。

方案二：采用直流电机配合由晶体管组成的H桥电路。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。

3.循迹模块设计方案

方案一：采用普通的发光二极管及光敏电阻组成的循迹方案。其工作原理是：当无光照时，光敏电阻呈现高阻状态，电阻R2无压降三极管截止，三极管的集电极输出高电平；反之，当有光照的时候，光敏电阻接收到反射的光，其阻值下降，R2有压降三极管导通，输出低电平，利用高低电平可以判断控制小车的形程和方向。本方案能达到基本的控制要求，但是它的缺点在于容易受到外界光线的干扰（可见光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情况有关），不易于控制小车的行迹，损坏了信号采集的效果。

方案二：采用RPR220型光电对管实现循迹方案。利用红外线在不同颜色物体表面上具有不同的反射特点。小车行驶过程中是循着黑线行走，因此采取反射光点循迹原理。小车在行驶中不断向地面发射红外光，当遇到白色是即为漫反射，发射光被白色反射。当遇到黑色时，发射光背黑色充分吸收。利用此特点，小车将能正确的找到准确的路线。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、硅平面光电三极管。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。

4.测速模块设计方案

方案一：采用霍尔传感器进行测速。在小车的车轮上放置多块磁铁，小车行


驶过程中通过霍尔元件检测磁场的变化，将变化的磁场信号转换成数字电压输出。单片机在单位时间内计算输入的脉冲个数，继而将脉冲个数转换成小车车速。但当直流电机工作时，其产生的磁场多霍尔元件有很大的干扰。

方案二：采用红外光电传感器进行测速。在车轮内侧粘帖黑白间隔的码盘，将反射型光电传感器安装在码盘附近，当码盘随轮转动时，会产生一系列的电脉冲，再加上定时器捕获的时间，从而可以换算成速度。

5.显示模块设计方案

方案一：用Led数码管显示。数码管显示具有亮度高，色彩选择多的优点，但是数码管占用I/O资源多，控制复杂，功耗较大，显示信息量较少且单一。

方案二：用LCD1602显示，液晶显示驱动简单，易于控制，功耗小，而且显示信息量大，可以时时地观测到小车的位置及速度信息。

6.声光报警模块设计方案

采用发光二极管和蜂鸣器组成声光报警系统，当检测到加减速线的时候，传感器输出一个高电平到单片机，单片机再发出一个信号到电路中，使其发声发光。

单片机资源分配

 显示电路：D0--D7分别接P0.0--P0.7，数据/命令选择端(RS)、读/写选择

端(R/W)及使能信号端(E)接P2.5--P2.7 调用  电机驱动控制端：P2.1--P2.4 中断  声光报警电路：P2.0 调用  循迹检测电路：P1.0--P1.4 主程序  测速电路：P3.2 中断

1.外部中断0

车轮每检测到黑色码盘，就对单片机产生一个脉冲，通过下降沿触发外部中断0，并且每进行一次外部中断记录圈数的变量就加1。 2.外部中断1

光电传感器每检测到一条黑带就产生一个脉冲输入P1.0和P1.4口，通过下降沿的方式触发外中断1，每中断一次记录黑带的变量加1，当检测到第1条黑带时，开始在液晶屏上时时显示路程与时间；第2、3条分别加减速；第4条时，小车停止同时关掉所有中断。 3.定时器中断0

使用定时器T0产生5ms定时中断，每次执行该中断前要先给定时器0赋初值，定时器中断每执行一次，变量加1。当i=200时，即每当计时1秒时，时间变量t加1，速度等于一秒转的圈数和小车车轮的周长相乘。 4.定时器中断1

主要用来产生不同的占空比的波型进行高低速控制，每次执行时，定时器1要赋初值。

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