实物测试视频



  

此设计的循迹模块由五个红外线循迹头组成,跑道由白色底面和黑色循迹线两部分组成。每个循迹头实时采集信号,确定单个循迹头是在跑道的白色底面上还是在黑线上,最终判断小车中心是否处于跑道黑线上,当小车的中心偏离跑道黑线时,控制系统输出信号改变车轮转向使小车回到跑道黑线中心。同时小车避障模块实时检测跑道前方是否有障碍物,障碍物的距离显示在显示模块的液晶屏,当障碍物的距离小于设定距离,小车掉头避开障碍物。电机驱动采用L298N芯片,电机调速采用PWM方式调速。基于单片机的智能小车是轮式机器人中的一种,在将来的发展中具有非常好的前景。

关键词智能小车;单片机;电机驱动(L298;PWM调速

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abstract

 This design is the tracking module which is composed of five infrared tracking heads, each tracking head collects signal at any time, and determine the single tracking head runs up to the white bottom or the black line, and ultimately making a judgment whether the center of the car is on the black line of the runway or not. When the center of the car off the runway, the control system outputs signal and makes the car go back to the black line of the runway. At the same time, the car avoids obstacles and detects obstacles in front of the runway at any time, the dynamic distance of obstacle display on the display module of the LCD screen, when the distance of the obstacle is less than the set distance, the car turns round and avoids the obstacles. Motor drive uses L298N chip, motor speed control uses PWM control. Smart car based on single-chip is one of the wheeled robots, this will have a good future. 

Key words: intelligent vehicle; MCU; motor drive (L298); PWM control

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目  录

1  绪论 1

1.1国内外发展动态 1

1.2 课题的目的和意义 1

2 循迹避障小车整体方案设计 3

3 各系统方案比较、设计与选择 4

3.1小车主控模块筛选 4

3.2循迹避障车架的筛选 4

3.3电机驱动芯片的筛选 5

3.4避障传感器的筛选 6

3.5显示模块的筛选 7

3.6循迹传感器的选择 7

3.7供电方式选择 8

3.8  小车整体框架设计 8

4 使用芯片介绍 10

4.1 L298电机驱动模块 10

4.2 LCD显示模块 12

4.3 STC89C52单片机的介绍 15

5 单元电路设计及硬件实现 16

5.1主控制电路 16

5.2液晶显示模块设计 17

5.3电机驱动电路的设计 17

5.4避障电路的设计 18

5.5循迹模块电路设计 19

5.6供电电源的设计 20

6 系统软件设计 22

6.1程序功能分析 22

6.2系统程序流图 22

7 系统的安装与调试 24

7.1系统的安装 24

7.2系统的调试 24

总结 25

参考文献 26

附录 27

附录1各部分电路原理图 27

附录2电路原理总图 31

附录3元器件清单 32

附录4 实物图 33



1  绪论

1.1国内外发展动态

智能小车方面:智能小车是融合了机械、电子、传感器、微型计算机、人工智能控制等多学科的创新型科学设计[1],涉及到现如今很多热门领域的技术。许多西方国家一直把智能设备制作比赛作为创新教育的主要手段,近些年在我国大学生电子竞赛上也能看到很多智能设备的身影。

人工智能方面:现如今已经有很多种不同机构的机器人,根据构造不同可分为串、并联及垂直、平面关节等。目前开发重心是机器人结构的改进、功能的完善和实用性的提高,这是为了使机器人用途更广、适应各种不同应用环境。与此同时其机构也朝着整体化、可拆卸方向变化。全数字化控制技术已经在机器人上得到应用,同时以传感器为基础的控制技术也取得了巨大进步。近来控制系统的研究重点是开源化、一体化,人机交互界面更加人性化,具有优秀的语言及图形处理界面。还有待突破的是,使用计算机技术,改进目前的算法,使系统的响应平均速率和控制精细度能得到大幅度提升;以及为了实现系统的分布式控制而采用现场总线技术。

微型计算机方面:单片机在新世纪有了突飞猛进的变化,但是随着科技的发展核心处理器的功耗、处理速度等有越来越高的要求。回看单片机的发展历程,随着需求明确化,以及市场的细分,突显了单片机“单片”解决问题的核心。单片机作为嵌入式开发系统的重要组成部分,主要体现在中、低端应用方向。

1.2 课题的目的和意义

在国外机器人的发展有如下趋势。一方面机器人在工业制造的大规模建设它的性能得到了极大提高和改进,功能越来完善,并且机器人逐渐向技术和设备相融合的方向变化在其他方向,机器人在向工业应用以及智能生活领域拓展如博乐机器人,家庭智能机器人,儿童玩偶机器人等。欧美等发达国都在努力把机器人应用普及到日常生活及其它领域

我国机器人应用范围相对较窄,主要是应用在工厂生产线,目前的总装机量约为十二万多台,约三成为国产机器人也就是四万多台。世界机器人总装机量约7500台,中国的总量仅占万分之十六[2]对于人口基数很大的中国来说就从机器人的数量这一项就可以看出中国与欧美国家之间巨大的距离所以我国要开始重视机器人的开发、研究及应用。

智能循迹避障小车其实就是诸多机器人中的一种,开发者可以通过编写程序让这种小型机器人完成预定的操作。与一般的机器人比较这种小车材料价格便宜,电路构造简单,程序设计容易,初学者很快能够入门,因而能够吸引很多的爱好者和普通学生。基本上每年电子类竞赛都会涉及相关内容,国家也开始逐步重视相关技术的创新和发展。

将来这类的智能小车将会在下面这些领域被使用:

(1)军事方面

现在世界各国军事博弈少不了军事侦查,有很多国家在大力发展无人侦察机,不仅只能进行空中侦查,而且无人侦察机制作成本和维护成本极高。在有些地区采用这种智能小车替代会是一种比较好的选择,在小车常用的侦查设备,高清摄像头等就可以变成一台低成本的侦察机器人,同时还补充了地面侦查的空缺。

(2)恶劣环境方面

常有一些危险的环境不适宜人探索,可以采用机器人替代,比如洞穴探索,雷区的扫雷等

(3)安全检查

在工程维护中,要经常巡逻维护,有的线路非常长,工作量非常大。如果采用这种智能小车来代替人进行道路状况检查,工业运输管道质量监控等工作,就会大大降低人的工作量。

(4)智能家居

近几年互联网行业发展迅猛,智能家庭也不再只是个设想,这种智能小车也可以作为整个智能家庭的一个部分,让小车在家中自动运行,实时监控整个家的动态,如果有什么变化及时反馈给智能家庭系统,以便及时处理。

 

 

 

 

2 循迹避障小车整体方案设计

 此小车采用STC89C52单片机作为控制核心,L298驱动模块驱动电机提供动力,超声波避障模块检测障碍物并反馈障碍物距离,5路循迹模块检测跑道黑线确定小车位置,液晶显示屏显示超声波检测障碍物的距离,系统各用电模块直流电源模块供电。5路循迹模的各个循迹头分别检测其在跑道上的位置(循迹头是否处于跑道黑线上),对比五个循迹头的位置单片机确定小车在跑道的位置,根据具体位置实时调节车轮转向。超声波实时检测前方是否有障碍物,当与障碍物相距数值达到设定值时,小车掉头躲避并重新找回轨道。同时障碍物与小车的距离实时显示在显示屏上,小车由L298芯片驱动直流电机提供动力。系统总的框图如下图2-1:

 


lunwen1.png

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1小车总体的结构框图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 各系统方案比较、设计与选择

此系统包括单片机主控芯片、循迹模块、液晶显示屏模块、避障模块电路、直流电源模块电路和L298电机驱动模块,下面筛选这个系统功能要采用的方案。

3.1小车主控模块筛选

方案1:

采用CPLD,其具有大规模、集成度高、极高的稳定性、I/O口数量多、容易进行功能拓展。但是CPLD一般用于大规模控制,智能小车的控制不需要这么复杂的逻辑功能,同时不需要特别快的的数据处理要求。综合考虑,此方案不宜采用。

方案2

C52单片机当作智能小车的大脑,用它指挥小车的各个模块的工作,以达到其预设的功能要求。纵观此小车的控制系统,其主要作用是采集与转换5路循迹和超声波测距模块的信号,仅对于这些预设的功能,单片机就可以就能达到控制要求,单片机控制简单的优势显现出来,和CPLD控制器相比单片机的价格也较低。所以我们最终主控制器模块选择STC89C52

3.2循迹避障车架的筛选

方案1

    直接使用成品车。市场上的这种成品小车含有智能小车需要的车身、动力及电机驱动模块。但是却有很多的不足之处:第一,这类玩具车为了美观一般排布紧凑,没有预留的空间来安装设计所需要的5循迹模块和超声波避障模块。第二,这种成品车通常采用电机驱动后轮提供动力前轮负责方向控制,不能实现设计预想在原地实现90度和180度的大转弯。再次,这类电动车的动力电机的参数达不到设计要求,而且价格不太合适,所以不考虑这种方案。

方案2

买车架零件自己组装。仔细分析小车要实现原地大转弯的功能,选择了购买前轮分离电机驱动,后轮负责转向的车体方案。也就是前面左右轮不由同一个电机驱动两轮,由两个相同电机分离驱动,后采用一个万向轮转向。如此,当小车要90度或者180度大转弯时,左右电机,一个正转而另外一个反转且保证两电机转速一样就能够原地转弯了。对比考虑,采用选择方案2

3.3电机驱动芯片的筛选

方案1

    选用遥控车稳压芯片驱动模块驱动小车的直流电机,常见遥控车多采用的芯片是SW6135W,因为SW6135W这种芯片有五个端口可以直接实现向前、向后、右转、左转、加速几个功能,但是其控制方式采用的不是高低电平,而是使用编码输入,这种方式在程序编写比较困难,并且该芯片售价不便宜。

方案2

采用分布电阻或可调节电位器调节电动机的分压,通过分压来调速。但是这种方式不能连续调速,并且这类原件价格不合适。主要问题还在于低电压会造成电机的效率降低,而且还很难达到预设的效果。

方案3

采用三极管功率放大器的线性电路原理比较简单,用来控制小车电机,能够很容易的调节速度,复合三极管(两只三极管的一种接法,又叫做达林顿)组成的H型桥式如图3-1所示。为了能够准确调节电机转速,就要让单片机将复合三级管处于占空比开关可调节的状态。此电路复合三级管处于饱和截止状态,工作效率会较高,是常用的PWM调速方式。现在有很多的此类芯片可供选择,我选择L298N电机驱动模块(如图3-2)。L298N 电机驱动模块驱动直流电电机,L298N有启动转矩较大,性能良好的特点,同时能够驱动两台电机,很容易就能实现电机的正反转以及调速。综合考虑确认选择方案3

 

3-1 H桥式电路

 

图3-2 L298N实物图

3.4避障传感器的筛选

方案1:

    采用既能发出也能接受超声波的一体化模块实现避障。这种模块的工作原理和声纳的原理类似,其中的压电陶瓷片发射器发出超声波,传播过程中触到物体被反射,被接收器接收。信号放大器将信号放大给单片机处理。有关避障的设计多采用这种一体化模块,其简单便于安装。

方案2:

    采用红外光电开关来实现避障功能。光电开关的发射端发射红外光线,遇到障碍物被遮挡或者被反射,由电路的同步电路导通回路,这样就判断了是否遇到障碍物,其能检测的物体很多,只要是对光线有反射的障碍物都可以。光电开关E3F-DS10C4使用方便,但是如果有太阳光线等强光干扰,红外光电开关的判断会受干扰

    对比考虑确定了选择方案1

3.5显示模块的筛选

方案1

采用数码显示管进行数据显示。数码管驱动简单的软件简单、显示大、亮度高,在很多系统中被采用。但是由于要实时显示障碍物距离,用数码管不能够快速刷新数据,同时数码管耗电也比较大,因此放弃了此方案。

方案2

用LCD液晶显示屏实现数据显示。LCD其数值能够清楚显示,可以同时显示多项参数,而且功耗相对数码管要低,也在很多系统被采用。对于此系统我们选用1602液晶能够显示要求的多项参数,因此我确定方案2

3.6循迹传感器的选择

方案1

用光敏电阻自制循迹模块。当外界的光线在跑道的白面上被反射时,放射光线会比较强,光线在跑道的黑线上被反射,反射光线比较弱。因此检测器处于白面和黑线不同地方时,电阻值会有大小区分。将阻值的不同经过比较器的比较就能够判断检测器处于的位置。

但是这种选择当在强光下工作时,会产生特别大偏差。所以此方案不宜被采用。

方案2

自己组合红外发射管和接受管为一个整体。红外光线由发射管发出,在白色面被反射的光线较强,则接受管接受到较强的反射光线就输出低电平,当光线照在黑线上时会被完全吸收或者较弱的反射,则接受管接受不到反射光线或者极弱的管线就输出高电平。理论上这种组合形式可以实现循迹要求,但是实际过程中很不稳定,外界光源会造成严重的干扰,因此这种选择也不被采用。

方案3

直接选用RPR220型光电对管作为循迹传感器。其发射器是采用砷化镓材料的发光二极管,用于发射红外光线,而接收器是硅材料平面的光电三极管,检测灵敏,用于接收反射光线。RPR220是一种一体化的光电型检测器,采用DIP4封装型式,它拥有下列优点:

(1) 其透镜采用塑料制作,减少了光线的吸收,使检测灵敏度提高

(2) 除了发射器发射的红外光的外界可见光会被内部滤镜吸收,消除影响

(3) 体积不大,结构一体便于安装。

当发射端发出的光被接收端接收时,三极管被正向导通而输出低电平。RPR220调节电路容易,稳定性也较高。因此我们确定了选择方案3

3.7供电方式选择

    此小车采用直流电机作为动力,我们的供电方案应该选择了直流供电,有下面几种方式可供考虑。

方案1

使用化学电池作为电源,化学电池能够有较大的输出电流和长时间的保持稳定电压。考虑到化学电池的尺寸和质量较大,在车架上不便于安装以及加重了小车的负载。因此不考虑此选择。

方案2

使用6节南孚电池并联作为9V电源,经过稳压芯片的电压变换后为主机,各模块供电。电池便于更换,较长时间使用电池组的电压不会有明显的下降,同时电流输出足够系统使用。

方案3

采用移动电源为系统供电。移动电源和蓄电池一样,但是质量相对较轻,充电也相对方便,但是输出电流不够,所以最终采用方案2

3.8  小车整体框架设计

小车由两个直流电机提供动力,小车左右侧各一个,各自控制所处方位的前轮;后轮采用万向轮,可以用来实现小车的90度或180度转弯,并且维持车身平衡;5路循迹模块安装在车头电源放在电路板下方空隙处整体框架设计如下图3-3

 

3-3 小车整体框架结构图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 使用芯片介绍

4.1 L298电机驱动模块

L298 由SGS设计生产,我们选用的是如图4-2所示的L298N;输出电流峰值能够达到3A,稳定工作电压也可以保持在2A;驱动两个电机只需要一个模块就可以了。

L298 的引脚功能

L298N 引脚排布如图4-1


 


图4-1  L298N 引脚排布图

 

图4-2  L298实物图

 

 L298N的运行参数如表4-1

4-1 L298N 的运行参数

参数

符号

测试环境

最小值

典型值

最大值

单位

驱动电源电压

Vs

持续工作时

2.5

46

V

逻辑电源电压

Vss

4.5

5

7

V

输入低电平电压

ViL

-0.3

1.5

V

输入高电平电压

ViH

2.3

Vss

V

使能端低电平电压

Ven=L

-0.3

1.5

V

使能端高电平电压

Ven=H

2.3

Vss

V

全桥式驱动器总的

电压降(每一路)

VcE〔sat)

IL=1A

IL=2A

1.8

3.2

4.9

V

V

检测电压1,15脚

Vsen

-1

2

V

 

L298的逻辑控制

L298的控制事例如图4-3

 

图4-3  L298N驱动事例

L298N的逻辑控制如下表4-2。其中A、B分别表示IN1(IN3)、IN2(IN4);0表示低电平,1表示高电平,*表示不区分高低地平。

4-2  L298N 对直流电机控制的逻辑真值表

IN

OUT

Ven=1

A=1;B=0

正向转

A=1;B=0

反向转

A=B

停止

Ven=0

A=*;B=*

不工作

4.2 LCD显示模块

字符型液晶LCD1062能够在同一时间显示32个字符,常用于工业设计中。在我们身边随处可见液晶显示器的应用,其是各种电子产品的重要组件,并且必不可少,像电视机、笔记本电脑、电子手表、计算器等,不仅可以显示简单的数字和字符,还可以显示图案。在单片机的显示模块中,常见的有发光二极管、LED数码管、LCD液晶显示器。因为外围电路及程序设计简单,数码管和二极管使用的最多。

在此系统中采用液晶显示器有以下好处:

液晶显示屏的任何一个点采集到信号会一直保持触发状态,不会像显示管一样不断闪烁。因此,液晶显示屏比显示管更可靠。 

液晶显示屏采集的是数字信号,可以简单的与系统接口连接。 

液晶分子在不同电压下不同排布从而显示出信息,这样在材料方面的优点使其比其他显示器重量小。 

因为其特殊的构造,功耗要比其他小的多。 

本系统采用的液晶显示器如下图所示:

4-4 LCD1062正面

4-5 LCD1062背面

(1) 各引脚功能说明:

引脚接口说明如表4-3

4-3 引脚功能表

引脚编号

引脚符号

引脚说明

引脚编号

引脚符号

引脚说明

1号

VSS

VCC

9号

D2

电平

2号

VDD

+5V

10号

D3

电平

3号

VL

显示偏压

11号

D4

电平

4

RS

数据/命令

12号

D5

电平

5

R/W

读/写

13号

D6

电平

6

E

使能端

14号

D7

电平

7号

D0

电平

15号

BLA

背光+

8号

D1

电平

16号

BLK

背光-

 

1号:VSS接地。 

2号:VDD接+5V。 

3号:VL为液晶显示偏压,可以通过3号引脚选择接地或者接+5V和外加可调节电位器调节液晶显示的对比度。 

4号:输入不同电平选择不同寄存器,高电平为DX寄存器、低电平为DI寄存器。 

5号:R/W是读写选择端,高电平选择读操作,低电平选择写操作。当RS、R/W输入不同电平其功能如下表

H代表高电平,L代表低电平,*代表无功能

4-4 RS与R/W不同状态功能

RS

L

H

H

写入指令/显示地址

写入数据

L

读忙信号

*

6号:使能端E输入信号由高变低,液晶处理数据。 

7~14号:D0~D7为数据输入,且是8位的双向数据。  

15号:背光正。 

16号:背光负。

(2)LCD 1602的标准字库表以及随机存取存储器地址映射

一百六十个不同的数字,大小写字母、常见符号等点阵字符图形被储存在其内部的字符发生存储器每一个唯一的代码代表对应的字符。



通过指令的编写可以做到读写操作、屏幕和光标的操作(说明:1为高电平0为低电平)1602 内部显示地址如图4-6所示:


                          4-6 1602内部显示地址

4.3 STC89C52单片机的介绍

STC89C52是51单片机其中的一种,最早由美国的Intel设计并生产,后来设计技术被授权给了多个电子制造商,如今我们能够买到来源不同的51单片机,当然少不了STC89C52。并且这些产品都能使用51指令,还在其原有的功能上有所增加,但是结构都是保持一样的。

STC89C52的结构如下图4-7

4-7 STC89C52单片机结构图 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 单元电路设计及硬件实现

5.1主控制电路

    主控制电路由单片机STC89C52、复位电路、时钟电路构成,如图5-1所示。STC89C52 单片机的正常工作为5V左右,所以单片机供电通常采用5V直流电源。正确的接线方式是:VCC引脚接+5V,VSS引脚接地。

为了让单片机开启,就需要清楚单片机的初始状态。单片机供电后就会给复位电路信号,单片机会初始化重头开始执行程序。系统运行过程中,外界的干扰会导致错误发生,复位电路接通后就会恢复初始化,系统重头开始执行程序。此系统应用的外接自复位按键开关的复位电路,为了复位电路更加可靠,增加稳定性,复位电路还要接上拉电阻。

    时钟电路产生脉冲为单片机能量,脉冲决定着单片机的步调。单片机的运行速度由时钟电路就是产生一个正弦波的信号决定。18号引脚和19号引脚分别接片内振荡器的输入和输出。 

             

 5-1 单片机主控电路图

 

5.2液晶显示模块设计

选用LCD 1602液晶显示器作为显示模块,LCD 1602液晶显示器能够清晰的在液晶上显示字符和数字,不会让人产生视觉疲劳感。液晶的命令操作脚是RS、RW、EN接在单片机的P3^5、P3^6、P3^7脚,数据脚D0~D7分别接单片机的P1口[6]。具体电路图如图5-2所示:

 

 

图5-2液晶显示电路

5.3电机驱动电路的设计

通常使用H桥式驱动电路驱动直流电机,L298N包含有2个H桥式驱动电路,可以同时驱动两个直流电机。单片机输出PWM波信号给驱动电路来实现小车电机的调速及起停。H桥式电路原理图如图5-3所示。

 

 

5-3  H桥式电路

L298N的5号、7号、10号、12号四个引脚接到单片机上,单片机通过程序就可以控制两个直流电机的正转与反转。

5.4避障电路的设计

使用超声波避障模块作为避障模块,超声波避障模块连接电路如图5-4。HC-SR04不接触物体就能测出2厘米到4分米范围的距离,同时测量误差为±3mm。HC-SR04由声波产生器、接收器和外围电路组成,是常见的超声波避障模块。

测距工作原理:2号引脚接受10us以上高电平信号启动测距功能;启动测距后超声波发生器发送超声波并且超声波接收器检测有无信号返回;接收器有返回信号,I/O口输出高电平给3号引脚,两个高电平的时间差就是声波的来回传播的时间。则距离为声速与时间积的二分之一。

实物如下图5-5。其中1号引脚接+5V,2号引脚接地,3号引脚接I/O的触发控制信号,4号引脚接回响信号。

 

 

5-4避障接口电路

 

5-5超声波模块实物

5.5循迹模块电路设计

小车跑道由白底黑线构成,光线在白底和黑线上的反射强度不同,通过判断接受反射光强弱就可以确定是在白底还是黑线上,检测光线强弱有很多种方式,为了简易选用红外探测法
     循迹原理图如图5-6所示。有多种不同的红外寻迹传感器可以选购,经过对比最终购买ST178型红外对管。ST178实物图如图5-7所示

 

5-6 循迹模块电路图

5-ST178的实物图


避障模块在小车安装图示意图如图5-所示:

 

 

5-8避障模块的安装图

5.6供电电源的设计

系统采用电源为9V,但是单片机、避障模块、循迹模块等都是5V电压输入,所以采用了7805芯片进行电压变换,此供电电路设计简便且实用,并且其结构可以外接散热片,不会因为过热影响电路的稳定工作和烧坏原件。7805芯片共有3个端口,接地端和输入输出端,一般可以给电路提供1.5A的电流输出,在芯片不出现严重发热的条件可以输出更大电流。芯片的输出电压可以很稳定的保持在5V,最大误差只有±0.2V,其输入电压9V、12V、15V等都可以,结合实际情况考虑,7805的输入电源选取了电压为9V的电池组,构造的供电电源电路设计如图5-9所示:

 

5-9电源部分电路   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 系统软件设计

6.1程序功能分析

系统是一个整体,由功能分离的各个模块组成,不同模块软件设计分开处理最后融合为一个整体,最后复杂的问题就逐一解决了。此设计是循迹模块由五个红外线循迹头组成,每个循迹头实时采集信号,确定单个循迹头是在跑到的白色底面上还是在黑线上,最终判断小车中心是否处于跑道黑线上,当小车的中心偏离跑道黑线时,控制系统输出信号改变车轮转向使小车回到跑道黑线中心。同时小车避障模块实时检测跑道前方是否有障碍物,障碍物距离动态显示在显示模块的液晶屏,当障碍物的距离小于设定距离小车掉头避开障碍物。电机驱动采用L298N芯片,电机调速采用PWM方式调速。

6.2系统程序流图

流程图如6-1所示 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 系统的安装与调试

7.1系统的安装

小车系统电路采用冲孔覆铜板焊接,焊接之前仔细分析电路原理图,大致考虑元器件的排布情况,然后再根据电路图进行焊接,焊接要把握焊接技巧,电容等特殊元器件不易焊接时间过长。

7.2系统的调试

首先,对焊接电路板进行目测检查,仔细查看每个焊点和每条线路,看是否存在短路,虚焊,或者电路与原理图不符的情况。 

然后,用电气仪表确认多条引线等复杂的地方是否有问题,查看线路的通断状态是否与设计规定相符,进一步排除电路短路的情况。

然后,给系统通电,首先测量电源插座和稳压输出模块的电压是否符合理论,测试地线的电压是否为零。

最后,联机测试。

 

 

 

 

 

 

 

 

总结

经过这段时间了学习,我对电子设计有了更深的了解,同时也让我喜欢上了电子设计。动手操作是学习电子设计必不可少的一个步骤,通过自己动手,能够找出自身存在不足之处,加深多理论知识的理解。将理论知识和应用相结合不是纸上谈兵,要将多门学科知识相结合,软件和硬件相融合,要想做出好的设计有很多要去钻研。

    电路的焊接,让我系统整体的构造和电路的布局有了较深的了解,不仅锻炼了动手能力,而且思考问题的能力也有了提高。我知道了,一切问题要从整体来考虑,但是解决问题则可细分处理,逐一突破。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考文献

[1] 谢自美.电子线路设计.试验.测试[M] .华中科技大学出版社,2004.23-42. 

[2] 宗光华.机器人的创意设计与实践[M] .北京航空航天大学出版社,2004.10-25. 

[3] 肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路[M] .人民邮电出版社,2003/P96 

[4] 靳桅.单片机原理及应用[M].西南交通大学出版社,2004. 

[5] 王毅编著.单片机器件手册[M] .人民邮电出版社,1994.  

[6] 何立民.单片机应用系统设计[M] .北京航空航天大学出版社,1995. 

[7] 软件Keil uvision2ISP 说明书,芯片89C51RA2xx说明书

[8] 丹尼斯.克拉克机.器人设计与控制[M] .科学出版社,2004.56-62. 

[9] 杨帮文.新编传感器实用宝典[M] .机械工业出版社,2005.208-245 . 

[10] 周坚编.单片机C语言轻松入门[M] .北京航空航天大学出版社,2006. 

[11] 李丽霞单片机在超声波测距中的应用[M]. 电子技术, 2002 .65-72.  

[12] 赵文龙,苑鸿骥,万卫强等.汽车倒车测距仪的设计[J].南昌航空工业学院学 ,2001.148-1

[13] 杜树春 .单片机应用系统开发实例详解[M].北京:机械工业出版社,2007.

[14] 马云峰,等。IC卡智能自来水表的设计。自动化与仪器仪表,20001

[15] 王兆安 .电力电子技术第四版 [M]. 北京:机械工业出版社,2001

[16] 虞东海,颜钢锋.基于DSP的变频调速矢量控制系统.电气传动 [M]. 2003, VOL.33N04:2021

[17] 王晓明,王玲.电动机的DSP控制 [M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[18] 胡寿松.自动控制原理 [M].北京:科学技术出版社,2001.

[19] Forsyth, A.J..Extended fundamental frequency analysis of the LCC resonant converter. Power Electronics [J], 20036(18): 1286- 1292.

[20] Doolla,S.. A GUI based simulation of power electronic converters and reactive power compensators using MATLAB/SIMULINK. 2004 International Conference on Power System Technology.2004,2(21-24):1710-1715.

 

 

附录

附录1各部分电路原理图

单片机最小系统电路图

 

 

 

 

 

 

显示模块电路

 

电机驱动模块电路

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

电源模块电路

 

循迹模块接口电路

 

避障模块接口电路

 

 

 

 

 

 

 

 

 

循迹模块电路

 

 

 

附录2电路原理总图





















  









































 

 

附录3元器件清单

元件名称

元件编号

参数

数量

电解电容

C1

10uf

1

瓷片电容

C5

0.1uf

1

瓷片电容

C2, C3

20pf

2

电解电容

C4

470uF

1

发光二极管

D1, D6, D11, D12, D13

LED

5

贴片二极管4007

D2, D3, D4, D5, D7, D8, D9, D10

IN4007

8

发光二极管

D14

LED

1

2排座

J1, J2

JP2

2

4排针

J3

JP4

1

电源接口

J4

Power

1

循迹接口

P1, P2

Header 7

2

超声波接口

P3

Header 4

1

电阻

R1, R2, R4, R10 R16,R21,R23

2k

7

电阻

R5, R8, R11, R14, R17,R20

10K

6

电阻

R6, R9, R12, R15, R18

200

5

电位器

R3

10k

1

触点按键

RST1

SW-PB

1

自锁按键

SW1

sw-灰色

1

电机驱动芯片

U1

L298

1

电压比较器

U2

LM339

1

循迹头

U3, U4, U5, U6, U8

ST178

5

单片机

U7

STC89c52

1

比较器

U9

lm393

1

稳压芯片

VR1

LM7805

1

直流减速电机

2

超声波模块

HC-SR04

1

1602液晶显示

LCD1

1

晶振

Y1

12M

1

附录4 实物图