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作品名称：循迹避障多功能小车目录：作品名称：循迹避障多功能小车.............................1一、作品类别：基本电子技术应用类.........................1二、引言：...............................................1三、方案设计.............................................11、方案选择...........................................11.1主控单元方案比较与选择..........................11.2寻迹单元方案比较与选择..........................22.方案确定............................................23.理论分析与方案论证..................................4四、总体设计.............................................5五、单元电路（或软件模块）设计...........................51.主控系统............................................5电机驱动模块.......................................63.循迹模块......................................64.避障模块...........................................75.电源模块............................................7红外发送与接收........................................7六、单元电路测试.........................................9七、整体测试............................................10八、结论................................................10九、附录................................................11参考文献：..............................................24队员1：姓名徐嵩，性别男，所在学院电子科学与工程学院、专业电子信息工程、年级2012级，电话18844189531队员2：姓名卓友维，性别男，所在学院电子科学与工程学院、专业电子信息科学与技术、年级2012级，电话18844189484队员3：姓名余枭昆，性别男，所在学院电子科学与工程学院、专业电子信息工程、年级2012级，电话188441897811一、作品类别：基本电子技术应用类二、引言：智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。三、方案设计1、方案选择1.1主控单元方案比较与选择2方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，自动寻迹信号，无线遥控信号。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。方案二：采用STC89C52单片机来作为整机的控制单元。红外对管采用市面上通用的发射管与及接收头，经过比较芯片调制处理后由控制系统接收。路线寻找采用红外线管对路面信号采集，送到单片机系统处理，同样包括无线遥控信号。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，更能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。1.2寻迹单元方案比较与选择方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。方案二：利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器，其中红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较可靠，因此采用方案二。2.方案确定3利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制小车的速度及转向，用反射式红外对管作为检测元件，实现小车自动区分直线轨道和弯路轨道，在弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯、自动循迹前行并能自动躲避障碍物。。其中小车驱动由LG9110驱动电路完成，小车状态显示在数码管上，用无线接收装置对小车进行遥控。本智能小车是基于单片机技术、无线通信技术、传感器信号的检测技术为一体，实现智能分析外部环境信息、实时采集传感器信号、自动实现方向控制等功能。本系统主要由控制器模块、寻迹传感器模块、直流电机及其驱动模块等构成。本设计主要是制作一款能进行智能判断并能做出正确反应的小车。小车具有以下几个功能：寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶）、避障功能、无线遥控功能、蜂鸣器自动报警功能等。作品以两直流电动机为主驱动，通过传感器件来采集各类信息，送入主控单元AT89C52单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用驱动集成芯片，自动寻迹采用红外线接收二极管完成；无线遥控则是采用带有PT2272解码的TDL-9915接收模块和带有PT2262编码的TDL9988-4发送模块完成以及附加功能的语音模块是以柱极式话筒脉冲波经过处理后完成。最后由控制单元处理数据后通过C语言程序有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制。系统是以单片机为控制核心，处理执行各个外部传感器检测得4到的电平信号，其中外部信号有五部分得到：红外检测寻迹模块，避障模块、遥控模块和数据显示模块。最后把处理结果传递给小车电机，使得到相应效果。3.理论分析与方案论证小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号，再通过比较器来采集高低电平，从而实现信号的检测。避障亦是此原理。5四、总体设计整个系统的设计以单片机为核心，利用了多种传感器，将软件和硬件相结合。本系统能实现如下功能：（1）自动沿预设轨道行驶小车在行驶过程中，能够自动检测预先设好的轨道，实现直道和弧形轨道的前进。若有偏离，能够自动纠正，报警、返回到预设轨道上来。（2）当小车探测到前进前方的障碍物时，可以自动报警调整，躲避障碍物，从无障碍区通过。(3)无线遥控小车的前进，后退，左转，右转。五、单元电路（或软件模块）设计1.主控系统采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。6电机驱动模块L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。L9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀门驱动，步进电机驱动和开关功率管等电路上。特点2.1低静态工作电流2.2宽电源电压范围：2.5V-12V2.3每通道具有800MA连续电流输出能力2.4较低的饱和压降2.5TTL∕CMOS输出电平兼容，可直接连CPU2.6输出内置钳位二极管，适用于感性负载2.7控制和驱动集成于单片IC之中2.8具有管脚高压保护功能2.2.9工作温度：0-80℃3.循迹模块采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的7功能。4.避障模块红外线反射传感器5.电源模块采用4支1.5V电池单电源供电。6.红外发送与接收红外接收二极管又叫红外光电二极管，也可称红外光敏二极管。它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中，如音响、彩色电视机、空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为94Onm的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收。因而保证了接收的准确性和灵敏度。光敏二极管的结构与工作原理光敏二极管又称光电二极管，它与普通半导体二极管在结构上是相似的。在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜，入射光通过透镜正好照射在管芯上。发光二极管管芯是一个具有光敏特性的PN结，它被封装在管壳内。发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在N型单晶硅上形成的一层薄膜。光敏二极管的管芯以及管芯上的PN结面积做得较大，而管芯上的电极面积做得较小，PN结的结深比普通半导体二极管做得浅，这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力。另外，与普通半导体二极管一样，在硅片上生长了一层SiO2保护层，它把PN结的边缘保护起来，从而8提高了管子的稳定性，减少了暗电流。红外遥控概述：红外线的光谱位于红色光之外，波长是0.76～1.5μm，比红光的波长还长。红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种控制方式，红外遥控具有抗干扰，电路简单，容易编码和解码，功耗小，成本低的优点。红外遥控几乎适用所有家电的控制。红外遥控系统的主要部分为调制、发射和接收。7.红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，因而电路比较复杂，体积却很小，还不及一个7805体积大！SFH506-38(载波频率38k)与RPM-638是一种特殊的红外接收电路，它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉，市场售价只有几元钱。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右.只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。9六、单元电路测试电源测试：用数字万用表电压档测量电池输出的电压值是否正常。寻迹模块测试：通电后在光电对管下放一张白纸用电压表测量输出端是不是高电平，再放一张贴有黑胶带的纸张在光电对管下，看电