电子产品方案设计书及制作实习报告.docVIP

天津电子信息职业技术学院 课题 姓 名 学 号 班 级 专 业 完成日期 物流机器人的概述 1.1 设计的目的和要求 通过基于AT89S52系列单片机的智能寻迹小车的设计与控制实训，除了加深和巩固学生课程理论学习之外，更重要的是加强实践、拓展应用，让学生了解基于AT89S52系列单片机的开发和应用的一个整体开发流程，包括在训练中要求学生能够自己根据性能指标和功能要求掌握硬件电路的设计和制作、元器件的选用和安装、软件的编写和调试，同时学会硬件仿真、软件仿真和整机联调，其中最关键的两部分：硬件电路设计与制作和控制软件的编写以及调试，使得准产品最后达到技术指标的要求。 1.2 技术指标 能寻迹小车需基于AT89S52系列进行开发和设计。 能实现在椭圆轨道、S形轨道，等多种规则黑线轨道上寻迹运行。 小车外观包装优美、电路设计制作焊接等工艺精良、软件程序可读性强。 可扩展其它功能。 二、 设计方案的选择和确定 2.1 主控系统方案 选择LPC2103 ARM作为小车的控制中枢。 2.2 传感器系统 反射式红外发射—接收装置，只有物体反射红外光时才有信号输入，其信号强度与小车距障碍物的距离成正比。因此可利用信号强度作为循迹依据。 红外探测器以其发射功率大、抗干扰能力强而在工业生产中有着广泛的应用，红外探测器按其工作模式可大致分为主动式与被动式，主动式红外探测器自带红外光源，通过对光源的遮挡、反射、折射等光学手段可以完成对被探测物体位置的判别。被动式红外探测器本身没有光源，通过接受被探测物体的特征光谱辐射来测量被探测物的位置、温度或进行红外成像。直流直接驱动方式装置简单但检测距离和抗干扰能力都比较差；交流调制方式由于可以采用交流耦合方式解决了放大器的直流漂移问题从而可以大大提高检测的距离，同时由于环境光产生的干扰多数情况是信号的直流或低频分量可以由滤波器加以隔绝，因此交流调试方式抗干扰能力也比较强，缺点是系统相对复杂。在本体中我们要利用红外探测器检测障碍物的距离，显然选用主动式红外传感器比较合适，系统的造价可以降低可靠性可以提高。 主动式红外传感器又可分为分立元件型、透射遮挡型和反射型（如图1.2.3示），分立元件型发光管与接收管相互独立，用户在使用时可以根据需要灵活的设定发光管与接受管的位置，并可利用棱镜、透镜等完成特殊的目的，缺点是装置麻烦。透射遮挡型和反射型通过塑料模具将发光管与接收管封装在一起，非常方便用户使用，在本题中对障碍物的检测我使用红外对管TCRT5000。 2.3光电对管电路的设计 我们设计并论证了光电对管检测及调理电路，电路原理图分别如4所示： 图4 光电对管检测电路1 图4所示电路中，R1起限流电阻的作用，当有光反射回来时，光电对管中的三极管导通，R2的上端变为高电平，此时VT1饱和导通，三极管集电极输出低电平。 当没有光反射回来时，光电对管中的三极管不导通，VT1截至，其集电极输出高电平。 VT1在该电路中起到滤波整形的作用。 经试验和示波器验证，该电路工作性能一般，输出还有杂散干扰波的成分。如果输出加施密特触发器就可以实现良好的输出波形。 但是这种电路用电量比较大，给此种传感器调理电路供电的电池压降较快。究其原因，是因为光敏三极管和三极管VT1导通时的导通电流较大。 而且检测距离不稳定，和环境有很大关系。 三、系统硬件设计 3.1 整体构思 经过方案论证的过程之后，我们选定了仅采用lpc2103作为核心部件的方案，其系统 总方框图如图3.1.1所示。 具体的功能设置已通过该图做了直观的说明。通过主控芯片控制各传感器输入的信号， 控制方式由软件来实现，其中包括两个红外传感器用来循迹。在功能和作用上，我分成 了四大部分：主控、驱动、显示和在系统编程部分。总原理图见论文后。 图3.1.1 系统总原理框图 图3.1.2 主程序框图 3.2直流电机的驱动电路（H桥L298） 由于我们做的是循迹小车，只需要前进就可以了，所以没有用到H桥前进后退的功能了。但还是介绍L298。 设计中，驱动电路的四个输入端我们只用了两路输入分别与ARMLPC2103的P0.15和P0.14连接。这样四路输入就有高低电平了，轮子就能转起来。再接入两路PWM驱