基于LM393寻光智能车.doc

基于 LM393 的寻光智能车 高久淳，王 谛，姚 培 （西南交通大学，成都 611756） 摘 要：本文针对提高大学生动手能力的问题，设计并制作了“全国大学生电子设计大赛”的题目，并提出优化方法。 关键词：LM393 比较器；单片机 中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2010） 06-0090-01 Light-feel Smart Car Based on LM393 Gao Jiuchun,Wang Di,Yao Pei (Southwest Transportation University,Chengdu 611756,China) Abstract:In this paper,hands to improve the capacity of the students designed and produced National Undergraduate Electronic Design Contest,the subject,and propose optimization. Keywords:LM393 comparator;SCM 2003 年大学生电子设计竞赛有一智能电动车题目，以单片机 为控制中心对小车进行实时的控制，使其沿着跑道上的黑线行驶， 实现铁片检测，红外避障功能，在光源的指引下，寻光进入车库。 实质是设计制作一个架构于模型车上的集光机电于一体的简易智 能控制系统。 对于该系统，我们可以将其分为几个子控制模块，即单片机 控制模块，光电传感器循迹模块，铁片检测计数模块，红外避障 模块，寻光模块，电机驱动模块和电源模块。该设计中我们采用 Atmel 公司的 AT89S52 单片机，通过光电发射接收对管，集成铁 片金属传感器，光敏二极管等对小车的位置和状态进行检测，实 现题目的要求。 经过对部分参赛选手作品所选元器件，算法的分析和筛选， 可总结以下几点： 一、选手大多采用 ST178 或 ST188 等红外接收对管对路面的 黑线进行检测，由于跑道底色是白色，中间有一条约 1.5cm 的黑 带，白黑对光的反射率不同，所以接收管在黑色和白色上会接收 到不同强度的反射光，从而转化成不同的电信号，将该信号进行 放大整形后输入到单片机，由单片机控制电机转速转向。一般采 用两个或三个接收对管就能满足比赛的要求，但经过实验发现， 如果只用两三个传感器在小车速度稍快时会有“出轨”的现象发 生。对此，不妨参考飞思卡尔智能车的方案，多配置几个红外发 射接收对管，确保小车不脱离跑道。 二、对于避障模块，我们是用超声波传感器进行检测，实践 过程中发现市场上集成红外线传感器即光电开关稳定性更好，外 围电路更简单，灵敏度更高。铁片检测也可以使用市售的金属接 近开关，如 LJ12A3-4-Z/BY。 三、相对来说寻光环节最易出现问题，其模块设计也是有很 多种，主流思路是通过 ADC0809 将模拟信号转为数字信号处理。 我们发现通过模数转换后的信号仍然需要进行比较后才能让单片 机发出相应的控制信号，如果将光敏二极管反馈回的模拟信号直 接进行比较后产生的高低电平输入到单片机可以更方便达到目 的。对于比较器的选择，我们选用 LM393 芯片，即寻光模块的核 心。 对于光信号采集，我们有较多选择，如光敏二极管，光敏三 极管等。光敏三极管反应更灵敏，但价格稍高，我们采用光敏二 极管在有无光照的情况下电阻大幅变化的特性来完成采集。我们 可能会忽略了自然光对其的影响导致怎么调试都不能稳定工作， 如果给光敏二极管套上黑色的热缩管，该情况便可得到改善。 我们采用将二极管和一定阻值的电阻串联分压的简单电路， 在有无光照的情况下输出不同的电压值到比较器进行分析处理， 称其为输入电压。将输入电压输入至比较器后，需要产生一个与 之进行比较的电压，称为基准电压。LM393 是单电源设计的双电 压比较器，有八个引脚，采用双列直插式封装的 LM393P。其中 8 脚接电源正，4 脚接电源负，1 脚 2 脚 3 脚分别为比较器 A 的输出， 反向输入和正向输入，5 脚 6 脚 7 脚为比较器 B 的正向输入，反 向输入和输出。LM393P 适用电压范围广，也可用分离式电源，不 受电源电压值影响。LM393P 的应用范围很广，可用于构建基 本 比 较 器 电 路 ，还 可 用 LM393 驱 动 CMOS 的 电 路 驱 动 和 TTL 的 电 路 ，低 频 运 算 放 大 器 等 。寻 光 模 块 是 基 本 比 较 器 电 路 的 简 单 应 用 ，即 如果其正向输入电压值比反向输入的电压值 大，输出 VCC，正向输入电压值比反向输入的电压值小