智能循迹小车电路图
1 智能寻迹小车设计与制作指南20120306.
智能寻迹小车设计与制作学习目标通过该项目的实施, 熟悉电路板各层的作用; 熟悉手动布局及手工布线绘制电路板的步骤; 了解 PCB 制版方法就安装调试产品的效果。
电路板设计具体要求如下:●使用单层电路板。
●电源地线铜膜线的宽度为 40mil 。
●一般布线的宽度为 25mil 。
●人工放置元件封装。
●人工连接铜膜线。
●布线时考虑只能单层走线。
●单层电路的顶层为元件面,底层为焊接面,同时还需要有丝网层、底层阻焊膜层、禁止层和穿透层。
布线时只要在底层布线就可以了,而线宽可以在铜膜线属性中设置。
●巡迹小车电路板实物参考如图 1-2所示。
电路原理如图 1-3所示。
(aTop Layer(b Bottom Layer图 1-2 巡迹小车电路板顶层、底层实物图注意:●在画电路板图中更改线宽属性前需要更改最大线宽值:首先选择 Dsign/Rules 菜单, 然后在弹出的窗口中选择 Routing 页面,再在 RuleClasses 下拉框中,选择Width Constraint规则,按下该规则窗口中的 Properties 按钮, 屏幕弹出设置窗口, 将该窗口中将 Maximum Width 设置为 100mil 。
●如果不设置该规则,就不能将线宽改宽。
学习指南1.1 主要元器件及其封装整机电原理图如图 1-3所示, LM393图 1-3 智能寻迹小车电原理图LM393实物LM393元件符号LM393封装 DIP-8光敏电阻 CSD5 光敏电阻元件符号光敏电阻封装电阻实物电阻元件符号电阻封装 AXIAL0.3可调电阻 10K 实物图可调电阻 10K 封装1.3 操作指南任务 01 创建 PCB 图文件首先启动 PROTEL99SE ,建立设计数据库,如图 1-6所示,可以进入设计文件夹“ 【 Document 】” , 执行菜单命令【 File 】 /【 New 】或在工作区内单击鼠标右键,选择【 New 】选项,会弹出如图 1-7所示的选择文件类型的对话框。
案例一、智能循迹小车的设计与实现
3.3 L298N模块简介
工作电压方式：直流 工作电压：信号端（VSS） 4~6V、控制端（VS） 5~36V。 调速方式：直流电动机采用PWM信号平滑调速。 特点：
1、可实现电机正反转及调速。 2、启动性能好，启动转矩大。 3、工作电压可达到36V，4A。 4、可同时驱动两台直流电机，直流电动机采用PWM信号平滑
?3其它如无线语音报站等圈后能报警1循迹小车的原理?判断黑线?编程控制小车左右转2光电检测电路实物图21光电检测路原理图1u1为比较器可以选用lm358lm324lm339lm393等比较器
智能循迹小车的设计与实现
---福建江夏学院 董建怀
实际案例
连续10多年来的赛题。
0、题意
基本要求：在白色地板上，利用电工黑胶布随 意设置一封闭图案，小车能自动沿图案前进。
扩展要求： 1、能显示出走过的路程，走一圈后能报警，
能捡起行驶路径中出现的小铁块并计数显示等。 2、在白色地板上，利用电工黑胶布作为车道
的两边，小车在车道内行驶，其它要求同上。 3、其它（如无线语音报站等）
1、循迹小车的原理
判断黑线 编程控制小车左右转
2、光电检测---电路实物图
2.1 光电检测路原理图
ajmp back ahead: setb ENA
setb ENB lcall delay1 clr ENA clr ENB lcall delay2 setb IN1 setb IN3 clr IN2 clr IN4
ajmp main back: setb ENA
setb ENB clr IN1 clr IN3 setb IN2 setb IN4 ajmp main DELAY1:MOV R4,#10 AA1: MOV R5,#100
1 智能寻迹小车设计与制作指南20120306
更改设计数据 库建立路径
图 1-6 设计数据库的建立
勾选可显示全部 支持的文件类型
图 1-7 选择文件类型对话框
加 载 PCB 元 件封 装库可 以 在 浏览 器的 组 合框 中 ， 选 择库 【 Libraries】。 可 用 鼠标 左键 单 击 【Add/Remove】按钮，将出现如图 1-8 所示的关于引入库文件的对话框。
图 1-4 元器件清单 该项目中，整机中所需的电子元器件见图 1-4 所列。下图 1-5 是主要的元件实物与封装规格。
8
LM393 实物
4
3 1
2 5
6
LM393 元件符号
7
LM393 封装 DIP-8
光敏电阻 CSD5
光敏电阻元件符号
光敏电阻封装
电阻实物
电阻元件符号
电阻封装 AXIAL0.3
三极管 8550
或者直接单击主工具栏上的
按钮，屏幕上出现如图 1-16 所示的对话框。 PCB 设计时一般要添
加通用封装库 C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Pcb\Generic Footprints\Advpcb.ddb\PCB
Footprints.lib。
学习指南
1.1 主要元器件及其封装
整机电原理图如图 1-3 所示，LM393 随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧 压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向 上，整个过程是一个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。
图 1-3 智能寻迹小车电原理图
图 1-18 创建 PCB 封装库文件鼠标右键操作
寻迹避障小车原理
循迹避障小车原理一）小车功能实现利用光电传感（红外对射管，红外发射与接收二极管组成）检测黑白线，实现小车能跟着白线（或黑线）行走，同时也可避开障碍物，即小车寻迹过程中，若遇障碍物可自行绕开，绕开后继续寻迹。
二）电路分析1.光电传感循迹光电传感器原理，利用黑白线对红外线不同的反射能力。
然后通过光敏二极管或光敏三极管，接收反射回的不同光强信号，把不同光强转换为电流信号，最后通过电阻，转换为单片机可识别的高低电平。
光电传感器实现循迹的基本电路如下图所示、循迹传感器基本电路电路解释：TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。
Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，signal 输出高电平，当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，signal输出低电平。
寻迹部分调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于白线宽度最合适，一般白线宽度选择围为3 –5 厘米比较合适。
注意：该传感器的灵敏度是可调的，偶尔传感器遇到白线却不能送出相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小灵敏度。
另外，循迹传感器的安放也算是比较有讲究的，有两种方法，一种是两个都是放置在白线侧但紧贴白线边缘，第二种是都放置在白线的外侧，同样紧贴白线边缘。
我们通常采用第二种方法。
编写程序使小车遇白线时，小车跟着白线走。
当小车先前前进时，如果向左偏离了白线。
那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向右拐。
回到白线后。
两传感器输出信号为高电平。
小车前进。
如果小车向右偏离白线，左边传感器产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向左拐。
如此如此，小车必不偏离白线。
若小车的两对光电传感器同时输出的信号为高电平（黑底）或低电平（白底），即单片机判断的都为高电平或低电平，小车向前直走，在此过程中（直走）小车若遇白线，小车又重复上面动作跟着白线走。
智能小车循迹模块
智能小车红外循迹巡线传感器原理与应用电路2011-09-27 11:24智能小车是指由单片机控制的，可以修改程序的，在程序的控制下，能够自由移动，自动完成特定功能的小车。
它集计算机技术，软件编程，自动控制，传感器技术，机械结构于一体，是学习信息技术，机器人的最佳载体。
小车循迹指的是小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。
也可用CCD，CMOS 摄像头方案，光电优点：1．电路设计相对简单2．检测信息速度快3．成本低缺点：1．道路参数检测精度低、种类少2．检测距离短3．耗电量大4、容易受外界光线干扰摄像头优点：1．检测前瞻距离远2．检测范围宽3．检测道路参数多缺点：1．电路相对设计复杂2．检测信息更新速度慢3．软件处理数据较多红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。
单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
常用的红外探测元件有红外发光管，红外接收管，红外接收头，一体化红外发射接收管。
红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。
比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。
红外发光二极管：外形和普通发光二极管LED相似，发出红外光。
管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
红外线发射管有三个常用的波段，850NM、875NM、940NM。
根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
寻迹避障小车原理
循迹避障小车原理一）小车功能实现利用光电传感（红外对射管，红外发射与接收二极管组成）检测黑白线，实现小车能跟着白线（或黑线）行走，同时也可避开障碍物，即小车寻迹过程中，若遇障碍物可自行绕开，绕开后继续寻迹。
二）电路分析1.光电传感循迹光电传感器原理，利用黑白线对红外线不同的反射能力。
然后通过光敏二极管或光敏三极管，接收反射回的不同光强信号，把不同光强转换为电流信号，最后通过电阻，转换为单片机可识别的高低电平。
光电传感器实现循迹的基本电路如下图所示、循迹传感器基本电路电路解释：TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。
Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，signal 输出高电平，当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，signal输出低电平。
寻迹部分调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于白线宽度最合适，一般白线宽度选择范围为3 – 5 厘米比较合适。
注意：该传感器的灵敏度是可调的，偶尔传感器遇到白线却不能送出相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小灵敏度。
另外，循迹传感器的安放也算是比较有讲究的，有两种方法，一种是两个都是放置在白线内侧但紧贴白线边缘，第二种是都放置在白线的外侧，同样紧贴白线边缘。
我们通常采用第二种方法。
编写程序使小车遇白线时，小车跟着白线走。
当小车先前前进时，如果向左偏离了白线。
那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向右拐。
回到白线后。
两传感器输出信号为高电平。
小车前进。
如果小车向右偏离白线，左边传感器产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向左拐。
如此如此，小车必不偏离白线。
若小车的两对光电传感器同时输出的信号为高电平（黑底）或低电平（白底），即单片机判断的都为高电平或低电平，小车向前直走，在此过程中（直走）小车若遇白线，小车又重复上面动作跟着白线走。
自动循迹小车方案
小车的总体原理框图
循迹小车硬件部分设计
供电电源 主控电路 显示电路（时间，里程） 声光报警 寻线电路 驱动电路
供电电源
单片机系统、路径识别的传感器、电机等均需 要5V电源.
在此我们可以考虑利用稳压管来实现。例如 LM2940、LM7805
主控电路
主控电路主要用AT89S51单片机来实现。 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system
1、4k Bytes Flash片内程序存储器； 2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）； 3、32个外部双向输入/输出（I/O）口； 4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断； 5、6个中断源； 6、2个16位可编程定时器/计数器； 7、2个全双工串行通信口； 8、看门狗（WDT）电路； 9、片内振荡器和时钟电路； 10、与MCS-51兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器保密锁定； 13、可编程串行通道； 14、低功耗的闲置和掉电模式。
驱动电路
对于电动车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就 显得十分重要 .
在此我们可以选着三极管构成桥式驱动电路。或 者选着采用L298N集成电路模块来复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央 处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 主要性能特点
显示电路
智能电动小车显示可以选择液晶显 示屏，显示当前小车的速度和里程 数据。
声光报警
在检测到金属以及小车到达一定位置时，都需要 有声光报警。在这里采用LED以及蜂鸣器来实现。
循迹小车(纯硬件版)
采用数字电路的循迹小车本着从简到繁的原则，我们首先来制作一款由数字电路来控制的智能循迹小车，在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。
下面我们先来熟悉一下三个主要器件：光敏电阻器件这就是光敏电阻，它能够检测外界光线的强弱，外界光线越强光敏电阻的阻值越小，外界光线越弱阻值越大，当红色LED光投射到白色区域和黑色跑道时因为反光率的不同，光敏电阻的阻值会发生明显区别，便于后续电路进行控制。
LM393比较器集成电路LM393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。
它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。
输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。
带减速齿轮的直流电机直流电机驱动小车的话必须要减速，否则转速过高的话小车跑得太快根本也来不及控制，而且未经减速的话转矩太小甚至跑不起来，我们专门定做的这种电机已经集成了减速齿轮大大降低了制作难度非常适合我们使用。
首先我们来熟悉一下整机的工作原理图，LM393随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向上，整个过程是一个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。
组装步骤：第一步：电路部分基本焊接电路焊接部分比较简单，焊接顺序按照元件高度从低到高的原则，首先焊接8个电阻，焊接时务必用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性的元件如三极管、绿色指示灯、电解电容务必分清楚极性尽量参考我们图片的元件方向焊接，焊接电容时引脚短的是负极插入PCB丝印上阴影的一侧，焊接绿色LED时注意引脚长的是正极，并且焊接时间不能太长否则容易焊坏，D4 D5 R13 R14 可以暂时不焊，集成电路芯片可以不插，初步焊接完成后请务必细心核对，防止粗心大意。
循迹避障智能小车设计ppt课件
电 位 器
6
红外传感器
当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射 回来被接 收管接收，经过比较器电路处理之后，绿 色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号 （一个低电平信号0），可通过电位器旋钮调节检 测距离，有效距离范围 2～30cm，工作电压为 3.3V-5V。
顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器 ，检测距离减少。
17
连接剩余排线
将所有vcc高电平连一排 所有Gnd低电平连一排
18
Hale Waihona Puke 固定完成19软件部分
避障程序 .docx
避障.mp4
避障程序
20
循迹程序框图
循迹程序 .docx
循迹.mp4
21
2
总体设计
智能小车采用两轮驱动，左右轮各用一个直 流电机驱动。在车体前部装有用于检测距离 的红外传感器和底部装有用于检测黑白线的 灰度传感器。通过主控芯片对小车的电机驱 动进行控制，实现两个电机不同功能（前进 、停止、后退）组合运行。达到避障、循迹 的目的
3
硬件部分
4
智能小车结构
5
传感器
基于单片机的智能小车设计
指导老师： 班级：
制作：
1
智能小车介绍
智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的 小型化机器人, 它具 有制作成本低廉,电路结构简单, 程序调试方便等优点.由于具有很强的趣味性,智能 小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱.
循迹小车电路图
VCC 3 PILM780503
COR1 R1
PIR101
PIR302
A
4
PIR301
1K COU1 U1
PIU101 PIU102 PIU104
COR4 R4
PIU103 PIR402 PIR401
PIU204 PIU201
1K
COU2A U2A
TL084 1 PIU201
3 PIU203 2 PIU202 11
P30 P31
PISTC1010 PISTC1011
PIU206
11
PIR1303
PIR1302 PIR1301
CO±ÜÕÏÐźŠ避障信号
NLVCC01 VCC_1 PI±ÜÕÏÐźÅ01 1 NLGND01 GND_1 PI±ÜÕÏÐźÅ02 2 NLOUT1 OUT1 PI±ÜÕÏÐźÅ03 3 NLOUT2 OUT2 PI±ÜÕÏÐźÅ04 4 NLOUT3 OUT3 PI±ÜÕÏÐźÅ05 5 NLOUT4 OUT4
PIU2012 PIU2013
12 13
红外对管D
GND_1
PIR2402 PIR2401
20K
PID701 PID702
C14 COC14 D7 COD7 LED0
OUT4
RESET
COR21 R21 1K COU6 U6
4
NLRESET
复位模块
COR22 R22
PIR2202 PIR2201
VCC Title Size A4 Date: File: 3
U2C COU2C
PID601 PID602
PIC1 01 PIC1 02
PIY102 COY1 PIY10
智能小车电路原理 ppt课件
（六）单片机最小系统
1.复位电路与时钟电路
2.数码管显示
数码管显示 P2
静态显示，写出显示段码？
（六）蜂鸣器与按键
蜂鸣器
按键
P0.6
P3.2
P3.4
有障碍物 INA = 0 无障碍物 INA = 1
P3.7=0 P3.7=1
（三）循迹电路
P3.5
P3.6
循迹模块
小车头 底部视图
白线 黑线
V2通 V2断
P3.5=0 P3.5=1
（四）蓝牙遥控
蓝牙接收模块硬件
HC-06 无线蓝牙串口透传模块 无线串口通讯 HC-06从机模块
（五）寻光模块
光敏电阻采集光信号，转换为电阻的变化，经与电路中的电阻串联，又转 化为电压的变化，与参考电压比较，得到一开关量。
智能小车
智能小车培训项目日程安排
时间 7.11上午
7.12 7.13～14 7.15～16 7.17上午 7.17下午
培训内容 方案与原理介绍 电路安装、小车装配、电路调试 原理图与PCB图绘制
软件设计 产品功能测试 设计报告撰写
组建学习团队：
一、设计任务
设计、制作、安装、调试一款智能小车，实现循迹、（ 红外）避障、遥控、寻光等功能。
二、方案选择
1、循迹方案 方案一：用光敏电阻构成光敏探测器； 方案二：用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器； 方案三：用RPR220型光电对管。
2、避障： 红外传感器、超声传感器
3、遥控： 红外遥控、蓝牙遥控
4、寻光： 光敏电阻、红外对管
5、处理器：
电路框图
避障 模块
循迹 模块
处
遥控
模块
智能循迹小车详细制作过程
第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言 (1)1.1 智能车制作概述 (1)1.2 参考文献综述 (1)1.3 技术报告内容与结构 (1)第二章设计方案概述 (3)2.1 总体设计 (3)2.2 具体方案 (3)2.2.1 道路识别模块 (3)2.2.2 速度检测模块 (4)第三章模型车整体设计 (5)3.1 机械部分的调整 (5)3.2 传感器设计与安装 (5)3.2.1 光电管安装： (5)3.2.2 摄像头安装： (6)3.2.3 测速装置 (7)第四章硬件电路设计 (9)4.1 整体介绍 (9)4.2 各模块电路介绍 (10)第五章控制算法实现 (15)5.1 总体软件设计 (15)5.2 路径识别算法 (16)5.2.2 基于光电管的模糊控制算法 (16)5.2.2 基于CMOS的算法 (18)5.2.3 两者的结合 (20)5.3 速度控制算法 (20)第六章调试及主要问题解决 (23)6.1 调试工具 (23)6.2 调试过程 (24)6.3 主要技术参数说明 (25)第七章结论 (27)附录A 参考书目 (I)附录B 部分程序...................................................................................... I I第一章引言1.1 智能车制作概述本队在小车制作过程中，先对比赛内容，要求与规则进行了详细分析，然后按照要求制订了几种设计方案，并对几种方案进行比较敲定最后方案。
根据方案完成小车的总体设计和详细设计（包括底层硬件设计和总体软件设计），在完成了车模组装和改造后，完成了各个模块的硬件电路设计与安装，并进行了控制算法的设计和软件实现，最后进行了整车的调试和优化。
1.2 参考文献综述方案设计过程中参考了一些相关文献，如参考文献所列。
例如文献 1 与 2 单片机嵌入式系统在线开发方法。
循迹小车原理
寻迹小车在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。
笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。
整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
总体方案整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。
首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。
系统方案方框图如图1所示。
图1 智能小车寻迹系统框图传感检测单元小车循迹原理该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。
笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。
在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
传感器的选择市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。
ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：图2 ST168检测电路ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。
ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。
笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。
R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。