1、PAGE PAGE 10 1設計(shj)題目：基于數電的循跡小車 2014年09月10日目錄(ml) 目錄(ml).3.摘要(zhiyo)41. 設計任務與要求 5 1.1 基本功能52.系統設計方案5 2.1小車循跡原理5.2.2控制系統總體設計63.系統方案6 3.1循跡傳感器模塊6. 3.1.1紅外傳感器的簡介7. 3.1.2比較器LM324簡介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穩壓芯片的工作原理9 3.2.2繼電器的工作原理93.3 電機與驅動模塊103.4自動循跡小車的總體設計114設計體會115.參考資料.12 STYLEREF 標題

2、 1 * MERGEFORMAT 目 錄-PAGE IV-基于(jy)數電的循跡小車內容摘要: 本著從簡到繁的原則，我們制作一款由數字電路來控制的智能循跡小車，在組裝過程中我們不但能熟悉(shx)機械原理還能逐步學習到：光電傳感器、電壓比較器、電機驅動電路等相關電子知識。關鍵詞：循跡小車，傳感器，電機(dinj)驅動1.設計任務與要求1.1 基本功能設計一個基于直流電機的自動循跡小車，使小車能夠自動檢測地面黑色軌跡，并沿著黑色軌跡行駛。當小車走在白色軌道時，保持原來速度行駛；當遇到黑線時，說明小車跑偏，通過繼電器將開關(kigun)打到低電壓一路，使小車差速行駛，并調整行駛方向。在白色(bis

3、)區域，光電傳感器經光線通過地面反射到光敏電阻上通過檢測光敏電阻阻值變化能判斷(pndun)小車是否行駛在白色區域上2.系統設計方案系統方案方框圖如下:檢測黑線繼電器控制小車控制驅動電機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光線的反射系數不同，可以根據接收的反射光的強弱來判斷“道路”。通常采取得方法是紅外探測法。紅外探測法，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的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發射紅外光，當紅外光遇到白色紙質地板時發生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收，光線通過地面反射到光敏電阻上通過檢測光敏電阻阻值變化能判斷

4、小車是否行駛在白色區域上；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。說明小車跑偏，這一側的電機就會減速甚至停轉這一側的綠色的LED熄滅，驅動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的紅外光為依據來確定車速，以便調整車的方向。2.2控制系統(kn zh x tn)總體設計 自動循跡小車控制系統由控制電路模塊(m kui)、穩壓電源模塊、紅外檢測模塊、電機及驅動模塊等部分組成。控制系統的結構框圖如下：穩壓電壓模塊繼電器控制模塊差速電機電壓比較器光電傳感器1.電壓穩壓(wn y)模塊：用7805芯片、104容值的電容、330uf的電容2.紅外檢測

5、模塊：紅外傳感器，比較器LM3243.電機及驅動模塊：兩個直流電機，電磁繼電器3.系統方案3.1循跡傳感器模塊 在黑線檢測的測試中，若檢測到白色區域，發射管發射的紅外線沒有反射到接收管；若檢測到黑色區域，管接收到發射管發射的紅外線，電阻發生變化，所得的分壓也就隨之發生變化。 判斷(pndun)有無黑線我們用比較器LM324，比較基準由電位器調節，各個接收管的參數都不一致，每個傳感器的比較基準也盡不相同，我們為每個傳感器配備了一個變阻器。3.1.1 紅外傳感器的簡介(jin ji) HYPERLINK /view/39191.htm t _blank 紅外技術(hn wi j sh)發展到現在，

6、已經為大家所熟知，這項技術在現代科技、國防科技和工農業科技等領域得到了廣泛的應用。紅外傳感系統是用紅外線為介質的 HYPERLINK /view/2847149.htm t _blank 測量系統，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統，用于搜索和跟蹤紅外目標，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統，可產生整個目標紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統；（5）混合系統，是指以上各類系統中的兩個或者多個的組合。 紅外傳感器根據探測機理可分成為：光子探測器（基于 HYPERLINK /view/14336.htm t _blank 光電效應

7、）和 HYPERLINK /view/4257681.htm t _blank 熱探測器（基于熱效應）。本次我們使用的是光子探測器。3.1.2 比較器LM324簡介 LM324為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。內部有四個運算放大器，有相位補償電路。電路功耗很小，工作電壓范圍寬。 在黑線檢測電路中用來確定紅外接收信號電平的高低，以電平高低判定黑線有無。在電路中，LM324的一個輸入端需接滑動變阻器，通過滑動變阻器的阻值來提供合適的比較電壓，3.1.3具體(jt)電路通過紅外傳感器檢測黑線(hi xin)，輸出接收到的信號給LM324，接收電壓與比較電壓比較后，輸出信號變為高低電平，再

8、輸入到繼電器中，用以判斷是否檢測到黑線。3.1.4 傳感器的安裝(nzhung) 在小車具體的循跡行走過程中，為了能精確測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紅外傳感器，進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穩壓芯片為控制器，繼電器相當于一個單刀雙擲開關，7805將7.2v的電壓(diny)穩壓為5v，以便給LM324、電機供電。 3.2.1穩壓芯片的工作(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，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應

9、，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”。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(tnggu)LM324的信號先經過1N919三極管集電極放大，發射極接地，將放大的信號傳送到繼電器，讓繼電器做出相應的判斷。3.3電機與驅動(q dn)模塊電機采用直流電機，外接大小電源控制(kngzh)電機的速度，是電機的兩輪遇到黑線時差速行駛。驅動(q dn)電路圖：3.4自動(zdng)循跡小車的總體設計電路圖4.設計(shj)體會5.參考文獻1.數字電子(dinz)技術基礎（第五版），閻石 主編，高等教育出版社。2傳感器原理設計與應用，劉迎春 主編(zhbin)，長沙：國防科技大學