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1、名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -目录1.第一章绪论1.1 循迹小车的进呈现状1.2 选题意义1.3 本设计的工作1.3.1 设计要求1.3.2 设计思路2.其次章硬件部分简介2.1 详细方案论证与设计2.2 主控芯片的简介2.2.1 光电反射式传感器（ ST178）2.2.2 低功率低失调双比较器LM3933.第三章光电循迹小车的原理3.1 原理3.2 传感器电路3.2.1 红外反射式光电传感器原理3.2.2 黑线检测电路3.3 核心掌握电路3.3.1 模数转换电路（比较器电路）3.3.2 数字规律电路3.4 驱动电路3.5 拓展功能“
2、防撞”1 第 1 页，共 26 页 - - - - - - - - -3.6 PCB制板3.7 作品呈现3.8 原件清单4.第四章结论5.参考文献6.课程设计心得2 第 2 页，共 26 页 - - - - - - - - -绪论1.1 循迹小车进呈现状与趋势智能汽车作为一种智能化的交通工具，表达了车辆工程、人工智能、自动掌握、运算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是将来汽车进展的趋势；寻迹小车可以看作是缩小化的智能汽车，它实现的基本功能是沿着指定轨道自动寻迹行驶；就目前智能小车进展趋势而言：相比价格昂贵、体积大、数据处理复杂的传感器 CCD反射式光电传感器以其价格适中、体积小、数据处理便
3、利等更具有进展优势；1.2 选题意义汽车电子迅猛进展，智能车产生和不断探究并服务于人类的 趋势将不行阻挡；智能车的讨论将会给汽车这个产生了一百多年 的交通工具带来庞大的科技变革；人们在行驶汽车时，不再只在 乎它的速度和效率，更多是留意驾驶时的安全性，舒服性，环保 节能性和智能性等；各国科学家和汽车工作人员以及汽车爱好者 都在致力于智能车的讨论，讨论的成果有许多都已应用于人们的 日常生活生产之中，例如在2005 年 1 月美国发射的“士气”号和 “机遇”号火星探测器实质上都是装备先进的智能车辆；因此， 讨论智能车的实际意义和取得的价值都特别重大；本课题利用传 感器识别路径，将赛道信息进行识别处理
4、，利用主控芯片掌握小 车的行进进而完成循迹；3 第 3 页，共 26 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -1.3 本设计的工作1.3.1 设计要求要求：设计并制作一个简易光电智能循迹电动车，其行驶路线示意图如图 1-1 ： （其中粗黑些为光电寻迹线）要求智能循迹小车从起点动身，沿粗黑色引导线到达终点后立刻停车但行驶全程行驶时间不能大于90s；图 1-14 第 4 页，共 26 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -
5、1.3.2 设计思路基于红外反射式光电传感器 （ ST178P）的寻迹原理，采纳 LM393、74LS00、74LS08、74LS32 系列芯片构成核心掌握电路；通过红外传感器（ST178P）检测路面信息、LM393数字化采集到的模拟信号、核心掌握电路猎取路面信息后，进行分析、处理，最终掌握直流电 机转停， 利用左右车轮差速完成智能循迹；为保证小车在行驶的过程中具有良好的操纵稳固性和平顺性，本文针对道路特点对小车的差速掌握， 以及传感器的安装都提出了较为抱负的解决方案，同时采纳 PCB制板；试验说明：该系统抗干扰才能强，能够精的确现小车沿指定路径（黑线）快速、平稳行驶；5 第 5 页，共 26
6、 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -硬件部分简介2.1 详细方案论证与设计方案： 采纳纯模拟电路设计； 本方案采纳 2 个光电反射式传感器，（ ST178P）分别安装在循迹黑线两侧； 当传感器未检测到黑线时，驱动电机转动，否就停止； 此方案的优点在于电路结构简洁，但是不能满意小车完成全程后立刻停车的要求；方案原理如图2-1 、图 2-2 ：图 2-1图 2-2方案 2：采纳数字电路、模拟电路设计相结合；本方案采纳3 个光电反射式传感器， （ ST178P）分别安装在循迹黑线两侧和中间；依据小车所处状态
7、进行编码， 利用数字规律电路掌握小车进而循迹；此方案的优点在于能够较好的完成课程设计要求，但是电路结构复杂,6 第 6 页，共 26 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -需要肯定的动手才能；方案原理如下图2-3 、图 2-4 ：图 2-3图 2-4考虑课程设计的实际情形， 最终挑选方案2 进行光电循迹小车设计；2.2 主控芯片的简介2.2.1光电反射式传感器（ ST178）光电反射式传感器采纳高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成；其检测距离可调整范畴在4-10mm 均可用；7 第 7 页，共
8、 26 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -其内结构如图 2-5 ：图 2-52.2.1低功率低失调双比较器LM393LM393是由两个独立的，高精度电压比较器组成的集成电路， 其失调电压低；它专为获得宽电压范畴单电源供电设计，也可双 电源供电设计，而且无论电源电压大小如何电源消耗的功率都很 低；即使单电源供电比较器的共模输入电压也接近地电平；关键在于 LM393可以用于简洁的数模转换并直接驱动TTL、CMO；S 在此课程设计中就利用其特性；其内部结构图如图2-6 ：图 2-68 第 8 页，共 26
9、页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -光电循迹小车的原理3.1 原理光电循迹小车电路由传感电路、核心掌握电路、驱动电路三部 分构成，如图3-1所示；光电循迹小车的工作过程如下：3 个光电传感器探测路径信息，并将这些信息输入到核心掌握电路：LM393 先进行模数转换， 74LS 系列芯片再对其进行数字化规律处理，并将掌握电信号传给驱动电路，进而驱动两个步进电机，使小车完成循迹；图 3-19 第 9 页，共 26 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - -
10、 - - - - - - - -3.2 传感器电路3.2.1 红外反射式光电传感器原理红外发射管竖直发射红外线， 红外接收管接收反射回的红外线；光电传感器依据接收到红外光将光信号转化为相应的电信号；当红 外线照耀到白色地面时，白色地面吸取较小，假如距离取值合适， 红外接收管接收到反射回的红外线强度就较大，转化为电信号也较 强；假如红外线照耀到黑色引导线，黑色引导线会吸取大部分红外 光，红外接收管接收到红外线强度就较弱，转化为电信号也较弱； 寻迹时，黑色引导线吸取大部分的红外线而白色地面就相反，利用 其转化为电信号强弱差异就可以判定小车是否沿着黑色引导线行驶；3.2.2 黑线检测电路利用红外反射
11、式光电传感器原理，设计传感器电路如下图3-2 ：图 3-210 第 10 页，共 26 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -图 3-2 中 st178P 红外反射式光电传感器工作时， 抱负的工作状态是输出部分处于饱和导通， 查阅参数得到： UCES为 0103 V， 此时 IF=8 mA，IC=025 mA，二极管的导通电压大约为 1 V，可以运算得到：R1=Vcc-1/IF=500R2= Vcc-Uces/Ic=20kVo1 为传感器的输出电压，其值不仅与红外反射式光电传感器接收到的红外光强度有关， 仍与传感器和地面之间的距离亲密相关；为测得传感器与地面之间的正确距离（在红外线收发肯定的情形下，电信号差异最大，对黑白地面最为敏锐） ；进行实际测量如下图3-3 ：图 3-3从图 3-3 看出，黑白相差的电压值最大时， 离反射面的正确距离为 6 mm，距离的调剂范畴也比较大；经过测试得到：此传感电路应用时，红外反射式光电传感器距反射面的距离调剂范畴比较大，能够满意光电循迹小车的要求；11 第 11 页，共 26 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -
