小车自动寻迹控制小车自动寻迹控制.doc

1方案论证与设计 1.1设计任务与要求 1.1.1设计任务 设计制作一个自动寻迹小车模型，能够沿着白纸上黑色的轨迹平稳、流畅的行进。场地如图1所示： 图1：场地示意图 1.1.2设计要求 （1）小车能够正确的寻找黑线行进； （2）小车在行进时不要蛇行前进； （3）小车在弯道上行驶时不要脱轨。 1.2模块方案的论证与比较 根据题目的设计要求，本设计主要实现轨迹搜寻功能。其系统方案框图如图所示。为实现各模块功能，提出了几种设计方案并进行论证。 图2 系统方框图 1.2.1车体设计 方案1：自己制作电动小车。如果自己制作小车的话成本将会太高，我们也没有那么多的精力去做这些事情。因此我们放弃了此方案。 方案2：购买玩具电动小车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮及其电机。为我们做设计提供了很大的平台，同时很容易购买到我们需要的车体。 因此我们最终选用了方案2。 1.2.2控制器模块 方案：方案：采用89C54RD+芯片，它属于89C51系列的产品，具有如下特性：时钟主频可设置在0-80M，具有16K的片内Flash程序存储器和1280字节的数据RAM和1K的E2PROM，内置看门狗并支持双倍速，具有较高的性价比。选择89C54RD+芯片的原因还在于它有一显著优点，即具有在线可编程（ISP）的特性，即不用通用的编程器，只需在用户系统上就可下载/烧录用户程序到89C54RD+芯片不用仿真器，这样给软件的开发带来了更多的方便和灵活性。综上分析，选择方案。红外光电传感器原理光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器.光敏二极管是最常见的光传感器.光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,以便于光线射入,为增加受光面积,PN结的面积做得较大,光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联,当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小(μA),称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子.在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成比暗电流大得多的反向电流,该反向电流称为光电流.光电流的大小与光照强度成正比,于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号.光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对电信号放大的功能.光敏三级管的外型与一般三极管相差不大,一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极,基极不引出,管壳同样开窗口,以便光线射入.为增大光照,基区面积做得很大,发射区较小,入射光主要被基区吸收.工作时集电结反偏,发射结正偏.在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=(1+β)Icbo(很小),比一般三极管的穿透电流还小;当有光照时,激发大量的电子-空穴对,使得基极产生的电流Ib增大,此刻流过管子的电流称为光电流集电极Ic=(1+β)Ib可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 图3：光电传感器发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有板和光导纤维。三角射板是结构牢固的射装置。它由很小的三角锥体射材料组成，能够使光束准确地从射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。⑴槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽光电传感器。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。⑵对射型光电传感器若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。 ⑶反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 ⑷扩散反射型光电开关它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有