智能小车循迹报告

智能小车循迹报告

电工电子实习报告

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评阅教师日期

智能循迹小车设计报告一. 设计要求

(1)(通过理论学习掌握基本的焊接知识以及电子产品的生产流程。 (2)(熟悉掌握手工焊接的方法与技巧。

(3)(完成循迹智能小车的安装与调试

二. 设计的作用、目的

1.利用所学过的基础知识，通过本次电子实习培养独立解决实际问题的能力;

2(巩固本课程所学的理论知识和实验技能;

3(掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验、动手能力，为今后从事电子电路的设计、研制电子产品打下基础。

三.设计的具体实现

1. 系统概述

智能机器人小车的设计中我们使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就是发射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信号是发射管发

出的红外光经过反射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板

红外寻迹是利用红外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。(为简化操作，本次实习只安装了两侧的探头)

1)行驶直线的控制:利用红外传感器的左右最外端的探头检测黑线，如果全白则说明在道中间，没有偏离轨道，走直线;一旦右侧探头检测到黑线，说明小车外侧探头已跑出轨道，让车左拐;同理一旦左侧检测到黑线，说明左侧探头已经出线，执行右拐命令。

2)拐直角弯的控制:当车前探头检测到黑线，执行直走，让车中心探头去检测，一旦探头检测到黑线开始左拐，直到车位探头检测到跳出左拐命令，继续开始执行循迹，通过设置车中间探头与车尾探头的间距，便可以实现拐弯的角度，进而顺利入弯。

小车的硬件主要包括4大模块:即电源模块、电机驱动模块、红外循迹

模块、简易控制模块。

系统工作框图如下:

驱动电机检测黑线简易控制控制小车

2.单元电路设计与分析

1)电源模块

电源模块电路板

LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有 3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于 37V 的各种电压。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需 4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了 LM2596 的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。

该器件还有其他一些特点:在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在?4%的范围内，振荡频率误差在?15%的范围内;可以用仅80μA 的待机电流，实现外部断电;具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)

2)电机驱动模块

L298内部的原理图如下

OUT1OUT3OUT2OUT46V动力电源

IN4IN1

IN2IN3

ENBENA

OUT1与OUT2与小车的一个电机的正负极相连，OUT3与OUT4与小车的另一个电机的正负极相连，单片机通过控制IN1与IN2,IN3与IN4分别控制电机的正反转。ENA与ENB分别控制两个电机的使能

L298控制表

IN1 IN2 ENA 电机状态

x X 0 停止

1 0 1 顺时针

0 1 1 逆时针

0 0 1 停止

1 1 1 停止

注意:X表示状态不定

本系统采用9V直流电动机作为智能玩具车的动力源。用电机驱动专用芯片

L298作为电机的驱动。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。电机驱动模块硬件电路图

电机驱动模块原理图

L298有两路电源分别为逻辑电源和动力电源，上图中6V为逻辑电源， 12V为动力电源。J4接入逻辑电源，J6接入动力电源，J1与J2分别为单片机控制两个电机的输入端，J3与J5分别与两个电极的正负极相连。ENA与ENB直接接入6V逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过

J1与J2两个接口。由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。

电机驱动电路板

3)红外模块

循迹是指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,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 ,从而实现小车的循迹功能。红外探测器探测距离有限一般最大不应超过3cm。

智能机器人小车的设计中我们使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就会发射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光经过反射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。

电路原理图如图所示:

电路由一组红外对管、电位器、运算放大器和电阻组成的，R1起到限流的作用，用来控制反光管发出红外信号的强弱。接收管实际上是一个光敏三极管基极的光电流经过放大后流经电阻R2产生电压与电位器调节后得到的电压进行比较。A1