華中科技大學電信系智能循跡小車硬件課設報告-預覽頁
【正文】 易智能小車能夠工作在12v的移動電源下，實現(xiàn)了循跡、避障、尋光的一些基本功能。 智能小車的電機為直流減速電機，器驅(qū)動電路模塊主要使用L298，檢測運動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。硬件課程設計的目的在于使學生通過硬件課程設計教學環(huán)節(jié)較系統(tǒng)地完成電子系統(tǒng)設計從選題、方案論證、電路設計、電路實現(xiàn)、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測試、總結(jié)報告等基本過程，加深對模擬電路、數(shù)字邏輯電路、通信電子電路、微機原理等相關(guān)課程理論知識的分析理解。（1）小車在離開運動軌跡后能夠根據(jù)光源的指示，運動到光源處；（2）若在運動線路中設置障礙物，小車能夠避開障礙物，繼續(xù)朝著光源前進；（3）提高小車的運行速度；（4）實時顯示小車的運行速度。U201 任務分工如下： ：紅外線檢測裝置的設計，以及系統(tǒng)的主要模塊的制作及調(diào)試。 模塊設計方案根據(jù)設計任務基本的要求，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基本的模塊，框圖如下所示：由于這次我主要負責的是電源部分和紅外檢測部分，所以下面主要分析一下我設計這兩模塊時的思路。方案二：采用紅外對管(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，由于此電路在檢測過程中會出現(xiàn)較大的死區(qū)電壓，故我們可以適當?shù)募由想妷罕容^器做輔助電路，于此同時，也可以通過調(diào)節(jié)比較電壓的大小改變ST188的測量靈敏度。放大、運算電路為了實現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿足一定的精度要求，這些電路中的運放均引入了深度負反饋；而為了提高比較器的反應速度和靈敏度，它所采用的運放不但沒有引入負反饋，有時甚至還加正反饋。⑶ 開關(guān)特性。如果在比較器的輸入端加理想階躍信號，那么在理想情況下比較器的輸出也應當是理想的階躍電壓，而且沒有延遲。減小比較器響應時間的主要方法有：(1) 盡可能使輸入信號接近理想情況，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”的運算放大器。當正輸入端電壓低于負輸入端電壓時，運放輸出高電平。進一步查閱ST188手冊了解到，流過發(fā)光二極管的電流（A_K電流）最大不能超過50mA。取標稱電阻，R=200,那么此時的電流小于20mA，但是不影響結(jié)果。經(jīng)過計算，設計單個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)光二極管都會發(fā)光；，發(fā)光二極管還是能發(fā)光；經(jīng)過分析，猜測可能是ST188發(fā)射功率過大，導致即使黑線也會有足夠的反射光被接收管接收到，發(fā)射功率過大也會導致反應高度過高，不便于組裝。當3號光電管檢測黑線時，控制直行；當2號光電管或3和2號光電管都檢測黑線時，控制轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn)；當4號光電管或3和4號光黑線時，應該控制轉(zhuǎn)向電機向左急轉(zhuǎn)；當4和5號光電管都檢測黑線時，控制轉(zhuǎn)向電機向右急轉(zhuǎn)。（具體代碼見附錄）因為驅(qū)動電機需要比較大的電壓電流，5V的一般電壓無法滿足電機的快速轉(zhuǎn)動，所以電源采用12v的移動電源。由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護和安全工作區(qū)的保護，使它基本上不會損壞，應用非常廣泛。根據(jù)7805的引腳圖，可以設計如下電路圖：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，導致小車重心前傾，使小車顯得不太穩(wěn)定。（3）對于傳感器的安裝忽略了傳感器的高度的估計，而憑感覺直接焊制模塊，導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推敲，所以在這里我們停滯了很久。19
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