華中科技大學(xué)電信系智能循跡小車硬件課設(shè)報(bào)告-預(yù)覽頁
【正文】 易智能小車能夠工作在12v的移動(dòng)電源下，實(shí)現(xiàn)了循跡、避障、尋光的一些基本功能。 智能小車的電機(jī)為直流減速電機(jī)，器驅(qū)動(dòng)電路模塊主要使用L298，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)路線的紅外線接收管和避障的超聲波發(fā)生器裝在小車的前面，尋光模塊位于小車前部的上方，給控制模塊提供路線的情況。硬件課程設(shè)計(jì)的目的在于使學(xué)生通過硬件課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)較系統(tǒng)地完成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)從選題、方案論證、電路設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測(cè)試、總結(jié)報(bào)告等基本過程，加深對(duì)模擬電路、數(shù)字邏輯電路、通信電子電路、微機(jī)原理等相關(guān)課程理論知識(shí)的分析理解。（1）小車在離開運(yùn)動(dòng)軌跡后能夠根據(jù)光源的指示，運(yùn)動(dòng)到光源處；（2）若在運(yùn)動(dòng)線路中設(shè)置障礙物，小車能夠避開障礙物，繼續(xù)朝著光源前進(jìn)；（3）提高小車的運(yùn)行速度；（4）實(shí)時(shí)顯示小車的運(yùn)行速度。U201 任務(wù)分工如下： ：紅外線檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)的主要模塊的制作及調(diào)試。 模塊設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)基本的要求，并且根據(jù)我們自己的需要而決定附加的功能，該電路的總體框圖可分為如下幾個(gè)基本的模塊，框圖如下所示：由于這次我主要負(fù)責(zé)的是電源部分和紅外檢測(cè)部分，所以下面主要分析一下我設(shè)計(jì)這兩模塊時(shí)的思路。方案二：采用紅外對(duì)管(ST188)，置于小車車身前底部，根據(jù)光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，測(cè)試表明，只要合理安裝好光電開關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功能。方案三：。其中，AK為紅外發(fā)射管， C_E為紅外接收管。ST188內(nèi)部簡化模型如左圖所示。除此之外，由于此電路在檢測(cè)過程中會(huì)出現(xiàn)較大的死區(qū)電壓，故我們可以適當(dāng)?shù)募由想妷罕容^器做輔助電路，于此同時(shí)，也可以通過調(diào)節(jié)比較電壓的大小改變ST188的測(cè)量靈敏度。放大、運(yùn)算電路為了實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿足一定的精度要求，這些電路中的運(yùn)放均引入了深度負(fù)反饋；而為了提高比較器的反應(yīng)速度和靈敏度，它所采用的運(yùn)放不但沒有引入負(fù)反饋，有時(shí)甚至還加正反饋。⑶ 開關(guān)特性。如果在比較器的輸入端加理想階躍信號(hào)，那么在理想情況下比較器的輸出也應(yīng)當(dāng)是理想的階躍電壓，而且沒有延遲。減小比較器響應(yīng)時(shí)間的主要方法有：(1) 盡可能使輸入信號(hào)接近理想情況，使它在閾值附近的變化接近理想階躍且幅度足夠大。 LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，引腳排列如左圖所示。電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。當(dāng)正輸入端電壓低于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出高電平。進(jìn)一步查閱ST188手冊(cè)了解到，流過發(fā)光二極管的電流（A_K電流）最大不能超過50mA。取標(biāo)稱電阻，R=200,那么此時(shí)的電流小于20mA，但是不影響結(jié)果。經(jīng)過計(jì)算，設(shè)計(jì)單個(gè)紅外傳感器電路如下圖所示。搭好之后發(fā)現(xiàn)以下問題：，發(fā)光二極管都會(huì)發(fā)光；，發(fā)光二極管還是能發(fā)光；經(jīng)過分析，猜測(cè)可能是ST188發(fā)射功率過大，導(dǎo)致即使黑線也會(huì)有足夠的反射光被接收管接收到，發(fā)射功率過大也會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)高度過高，不便于組裝。當(dāng)3號(hào)光電管檢測(cè)黑線時(shí)，控制直行；當(dāng)2號(hào)光電管或3和2號(hào)光電管都檢測(cè)黑線時(shí)，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向左轉(zhuǎn)；當(dāng)4號(hào)光電管或3和4號(hào)光黑線時(shí)，應(yīng)該控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向左急轉(zhuǎn)；當(dāng)4和5號(hào)光電管都檢測(cè)黑線時(shí)，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向右急轉(zhuǎn)。（具體代碼見附錄）因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)需要比較大的電壓電流，5V的一般電壓無法滿足電機(jī)的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以電源采用12v的移動(dòng)電源。由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞，應(yīng)用非常廣泛。根據(jù)7805的引腳圖，可以設(shè)計(jì)如下電路圖：由四節(jié)干電池供電，構(gòu)成輸出為5V的穩(wěn)壓電源。拿我們這次來說，循跡模塊的安裝過于靠前，導(dǎo)致小車重心前傾，使小車顯得不太穩(wěn)定。（3）對(duì)于傳感器的安裝忽略了傳感器的高度的估計(jì)，而憑感覺直接焊制模塊，導(dǎo)致循跡模塊工作不穩(wěn)定。這類問題檢查和修改起來都很麻煩和耗時(shí)間。前前后后這么久，一言以蔽之，痛并快樂著。接下來我們焊接了避障電路，由于電源電壓不夠，距離問題不得不反復(fù)推敲，所以在這里我們停滯了很久。19
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