课程设计黑线检测系统设计

题目: 黑线检测系统设计
一．功能要求：
若是光电传感器碰着黑线，电机正转，其他情形电机不转。

能够调剂黑线色度触发点。

二．器件选择：
电烙铁一把，万用表一块，稳压电源一个，ST188，继电器一个，可变电阻一个，电阻假设干，导线假设干，面包板一个，电机一个。

三．方案论证:
1系统设计原理：
要实现系统的功能要求，就必需利用三极管将传感器发出的光电流放大再通过三极管的电压放大，当电压值超过继电器的跳转电压，继电器跳转。

通过用两个三极管交替导通来操纵继电器的开关跳转从而实现该功能要求。

当碰着黑线时，电机正转；其他情形电机不转。

然后设计一个放大电路来操纵继电器的开关跳转，从而操纵电机的工作状态。

2要紧元器件原理及其选择：
（1）红别传感器ST188简介
含一个反射模块（发光二极管）和接收模块（光敏三极管），通过发射红外信号看接收信号转变判定检测物体状态的转变
A,K之间接发光二极管，CE之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联必然的电阻值）
（2）光电特性：
（3）继电器（relay）的工作原理和特性：
电磁式继电器一样由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两头加上必然的电压，线圈中就会流过必然的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作使劲返回原先的位置，使动触点与原先的静触点（常闭触点）释放。

如此吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

关于继电器的“常开、常闭”触点，能够如此来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

四．系统的软件仿真：
仿真电路：
仿真方式：
1.打开PROTEUS软件，在元件库中搜索所需的元器件。

2.将所搜索到的元器件添加到元器件板中，再选定元件添加到电路板上，绘制
成电路图。

3.单击窗口左下方的运行键，观测电路运行结果。

仿真结果：
上图是在PROTEUS环境下绘制的图。

所绘制的电路图在刚开始运行时电机不转，当不断增加电位器的阻值时，也不能实现继电器开关的跳转。

在调试进程中，咱们发觉是由于元件的参数不合要求，在修改了元件参数后，电路实现了继电器的跳转。

可是在调剂电位器的进程中继电器两次跳转，终于在第二次修改元件参数后实现了一次跳转。

使电路的仿真结果符合了实验要求。

五．系统测试与性能分析：
在仿真成功以后进行了在面包板上的调试。

领取到元器件后开始连接电路，连接完电路后，运行后发觉电路无法工作。

认真检查电路后，发觉问题的关键在于咱们所利用的光电式反射传感器的自身阻值与在仿真时所利用的电位器的阻值上有专门大的误差。

会显现这末大的问题，都是由于对ST188 的不了解。

咱们不能不断下手头的工作，去查阅有关于ST188的资料。

在认真了解了该元器件的要紧特性以后，咱们修改了一些元件的参数，在以后，咱们一步一步的调试，终于实现了功能。

咱们了解到ST188在碰到黑线时，发光二极管发出的红外光大部份都被黑线吸收，传感器阻值专门大，在碰到白线时，发光二极管发出的红外光大部份反射归去，而咱们要利用的继电器的跳转电压为3V左右，因此咱们必需要操纵发光二极管的发光强度，从而操纵传感器输出端的光电流，以达到使通过三极管放大的电压能达到继电器的跳转电压。

不断地调剂电位器，发觉电路在100—200欧姆之间成效最明显。

能够超级灵敏的操纵电机的工作状态，实现实验要求。

在调试进程中，咱们一直在为无障碍物这种状态定性，刚开始时，咱们以为该状态归属于白线状态，以为在白天的光照情形下，自然光中的红外线能大量
反射进入传感器。

直到咱们在调试进程中陷入僵局时，咱们才意识到无障碍物时可能属于黑线状态。

而事实证明，无障碍物时，并无大量的红外光反射进入传感器。

因此，只存在两种情形，黑线和白线状态。

不存在第三种情形，无障碍物状态属于黑线状态。

六．硬件实现：
以上为咱们焊接好的电路板，这次实验需要改良的地址很多，最简单的实现方式是利用单片机操纵，由于不同的颜色对红外线的反射程度不同，致使三极管的输出电压值不同，可通过调剂使黑线和非黑线的输出电压值别离为单片机的低电平和高电平，从而用单片机操纵电机的转动。

由于时刻有限，单片机的知识也不足够，没有在实践中尝试自己的新方式，敬请教师予以谅解。

七.设计心得：
本次课程设计咱们做的是黑线检测系统设计，主若是通过ST光电红别传感器使光线照射到板上并反射，由于黑线和白纸的反系数不同，依照接收到的反射光强弱判定是不是黑线，若是是黑线，继电器不导通，电机正转，若是不是黑线，继电器导通，电机停止转动。

实验中咱们相互配合，分工完成了实验的设计，仿真，面包板模拟电路及焊接电路的环节。

其中我要紧负责的是电路的仿真，学习了ISIS 7 professional软件仿真和protel软件仿真，成功实现了电路的仿真。

这次仿真进程中我碰到很多问题，刚开始的时候没有发器件，咱们仿真要紧用的是红别传感器和LM324实现，可等到发了器件以后才发觉并无给比较器，而是给了两个三极管，没方法，咱们只得从头设计，最终在咱们几个的一起尽力之下找到了解决方案。

实验中，咱们从一开始的束手无策，到讨论电路图，查找资料，焊接电路，反复调试，最后实现系统功能，我感受到了合作和自学的重要性，四个人一路讨论研究电路，显现问题一路检查解决，不仅能够交流体会学习知识，还增进了同窗间的情谊，进一步锻炼了自己的交际说话能力。

同时，咱们自己查找资料，研究问题，提高了自己独立试探和解决问题的能力。

实验的不足的地方是咱们对元器件都不是很熟悉，设计和仿真也不太熟练，动手能力太弱，使实验的进度有所阻碍，以后应该多查资料，尽快熟悉电路，多动手，尽力使实验做到最好。

苏彩霞
八，参考文献：
一、《传感器与传感器技术》科学出版社何道清2006年
二、《电子技术基础模拟部份》高等教育出版社康华光2004年
3、《传感器及传感器技术应用》电子工业出版社丁震生1998年。