循迹竞速小车解读.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 电子技术基础课程设计 设计题目： 循迹竞速电动车设计 院 系： 电气学院 班 级： 1306152 设 计 者： 学 号： 指导教师： 张 刚 设计时间： 2015.12.18 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：电气学院 专 业：电气工程及其自动化 班 号：1306152 任务起至日期： 2015 年 12 月 13 日至 2015 年 12 月 25 日 课程设计题目：循迹竞速电动车设计 已知技术参数和设计要求：小车从出发点开始，必须预定沿轨迹运动。到达终点线时小车自行后退。完成时间按小车从出发点到到达终点线所用时间计。每个小组的小车要按上述要求跑完全程，小车跑动期间不能人为干预小车运动，直至小车到达终点线并一直后退。 工作量：三人一组，共同完成小车电源模块、轨道监测模块、控制模块、电机驱动模块的搭建与调试，并接受验收和答辩；每人提交设计报告一份。 工作计划安排： 12月13日：查找资料，相关知识和原理出逻辑电路 12月14日：模块和电源模块成功 12月15日：搭建和电机部分，成功调试 12月16日：对搭建的总电路逻辑上进行调试 12月18日：监测模块和安装小车，验收 XX（：负责逻辑电路的设计搭建，和整个电路的调试； XX ：负责控制模块的搭建和电路的调试； XX ：负责电源模块和电机驱动模块的搭建和电路的调试； 循迹竞速电动车设计 一、设计目的 1.熟练掌握数字电路课程中常用芯片的使用方法； 2.掌握控制逻辑电路的设计和电路调试技能； 3.了解并掌握直流小电机的PWM控制思想。 设计要求 小车从出发点开始，必须预定沿轨迹运动。到达终点线时小车自行后退。完成时间按小车从出发点到到达终点线所用时间计。每个小组的小车要按上述要求跑完全程，小车跑动期间不能人为干预小车运动，直至小车到达终点线并一直后退。 2.三人一组，协同工作。 设计方案 图1 设计方案模块组成部分图 监测模块模块主要由循迹传感器组成，它们分别用来监测左右白线和黑线，当检测到黑线，输出为，到白线时输出为高电平，当车向左偏离轨道时监测到黑线，为低电平当车向偏离轨道时监测到黑线，为低电平 图2一路循迹传感器 图3 一路循迹传感器功能图 图4 一路循迹传感器电路图 电机驱动模块 信号控制正反转； 图5 电机驱动模块引脚图 电源模块 该模块是由两节锂电池和LM电路电压驱动则直接接两节锂电池的 图6 LM7805实物图 图7 7805三端集成稳压电路图 控制模块 控制策略： 控制模块输入为两个红外循迹传感器，输出端则可根据小车控制策略不同有两种方案： 1.通过车轮速度差实现方向控制：输出端接比较器的输入，输出到比较器的值可以改变比较器的输出脉宽，进而调节左右轮电机的速度。 2.通过电机正反转实现方向控制：输出的Ldir与Rdir可以作为电机驱动芯片的输入。 我们采用第二种方案，即控制正反转来电机的转向从而控制小车的转向；模块组成： 由的构成的时钟，时钟的周期和占空比可通过的滑动变阻器电阻来实现 图8 控制板时钟电路图 在74LS14的后面一个3计数器，器的输出器，通过调节输入电平可改变输出方波的占空比这样就构成一个电路；所以选择相同的为可调节以改变转速。 图9 PWM电路图 图10 控制模块总电路图 上图中，我们是控制正反转方式控制转向，所以用同一个，所以只用到了一个上图有些不同。 逻辑控制 使用车轮正反转控制小车方向，转速设为恒定值，在小车到达终点时检测到长黑线时一直后退，即到达终点后不再循迹。可使用D触发器作为小车目前状态的寄存器。相当于控制板输入多了一个输入变量，即触发器的输出状态值。根据所要实现的功能列出真值表，画出卡诺图，由卡诺图化简出逻辑式。得到逻辑式为 dir=Q+SR , Ldir=Q+SL然后，根据逻辑式设计出逻辑电路图。此逻辑电路包含D触发器和或门与门非门组成，有两个输入端和两个输出端，还有一个时钟，此时钟可接板时钟对器进行清零处理通过将LR接低电平；将；逻辑图可知为