从零开始,学做智能小车【3-电路篇】

从零开始，学做智能小车【3-电路篇】

Write By cpholr 电子科大巡线机器人大赛的历年几乎没有变过的一条规则----在白色宝丽板上黑线的宽度为25毫米。

如果所示，当然图中对于黑线的宽度并不能够直接读出。给图片只是让大家大概的了解一下。

而本文只讨论使用红外传感器来进行巡线。

对于前面提过的发射调制激光，调制接收激光的巡线方案不进行讨论，因为虽然说用激光来巡线可以获得更长的前瞻，就相当于可以预知更远的跑道的黑线，但是大家不要忘记了，巡线机器人的赛道一定会有上坡和下坡，对于激光巡线的方式，在刚上坡和刚下坡的时候可能会遇到一段盲区，而那个时候小车如何发疯谁也不知道。

再谈及前面提到的摄像头巡线的方案，总体来说，也是很危险的，因为比赛的场地随时可能发生变换，有可能在活动中心一楼，光线很强，但不均匀，也可能在活动中心二楼，光线暗的要死。而这些条件对于摄像头采集图像巡线来说，是个巨大的挑战。而如果要用摄像头巡线，目前比较主流的几种单片机中，至少需要使用STM32F103，72MHz，而且图像处理极度复杂，从上图中也看到了，弯道的半径很小，有可能摄像头同时采集到好多根线，处理起来麻烦的要死。

当然还有其他的种类传感器。不过，依据巡线机器人6年比赛的经验，对于速度最大的限制应该是1-场地的“滑”，导致速度无法提高，2-减速电机的速度慢。所以使用红外传感器在这样子的场地上比赛无疑是最可靠的。

前面提过，黑线的宽度是25毫米，而一般来说，大家做的红外巡线传感器的长度一般是与车的长度等宽。就是说，小车最宽的地方有多宽，红外巡线传感器的长度就有多长。

一般在200毫米左右吧，有些同学使用小电机，把小车做成mini型，小车的宽度就在150mm左右了。

假如小车的宽度在200mm，那么使用多少个红外巡线传感器合适呢。

以往很多同学很可惜啊，我看过两届的比赛，一个是2009级的学长，还有2010级的这一届比赛，有一些同学不知道从哪里得来的误导，就使用了4个红外巡线传感器，写程序的同学再牛逼，小车跑出来

的效果都是歪歪扭扭的。可能就是因为LM339有四通道的电压比较器，导致“官方”推荐的参赛方案中，为了省事情就只用了4个红外巡线传感器来举例。很明显的，那些傻乎乎的同学就被坑了，导致调了半天，预赛的时候就被无辜淘汰了。

以我的经验，还是12个红外巡线传感器比较合适，刚好使用了3个LM339的12个电压比较器的通道。当然，如果单片机的AD资源足够，也可以使用AD来做，而不需要采用LM339比较器的方案。但是一般的单片机，是不具备超过8个的AD通道（STM32例外），所以呢，想要使用AD方案的同学呢，建议使用STM32，如果不会用STM32，那就学，感觉学不会，那就老老实实用LM339比较器方案，不但节省系统资源，而且调试起来比AD要方便。

但是事实上，对于一般的大二大一的同学，一下子上手STM32有点困难，因为STM32的编程方式跟51单片机已经是天差地别了。如果要使用，推荐总体使用库函数，而在对时间要求比较高的场合，再直接对寄存器的操作。

以下开始讲解电路了，饶了一个太平洋才回到正题，唉，勿喷。

废话说多了，上电路图了：

画电路图的软件的名字叫做Altium Designer，本人用的版本是Altium Designer Winter 09，现在最新版本已经是Altium Designer 10了。要是想做电子类竞赛的同学，这个软件是非学不可的。

鉴于本文的面向对象是大一或者大二年级的同学，假设大家没有学过Altium Designer，也看不懂电路图。

按照之前的经验有有些东西对上述电路图，会有一些疑问。常见的问题有：

1.LM339的芯片，在LM339的datasheet中，就是在芯片资料中，它的引脚图和我给的电路图中会有

所不同。

上图就是芯片的实际引脚图，虽然图上的引脚顺序不同，但是引脚的标号是一致的，在Altium Designer中为了布线的方便，将部分引脚进行调换。这样是不影响读图或者最后导入成PCB的，因为软件识别电路图的标识是引脚号的编号，而与图中的排列顺序无关。

所以大家在焊接电路的时候，需要按照引脚重新还原对应，就是按照芯片的实际情况来。

2.关于ST188的引脚，很多初学者表示很蛋疼

图中的白色管子是发射管，黑色管子是接收管。下图是实际的对应图

3.网络标号。很多人感觉很疑惑，上面的几块电路图明明没有连起来啊。事实上对于软件来说，他们是

连起来的，大家可以看到上图中

这种颜色的字体就是网络标号的意思，在Altium Designer中的含义是，所有网络标号相同的节点都是有电气连接的。意思就是说，凡是相同网络标号的点，在焊接电路的时候都是要用电线连起来的。

4.Header。这个问题似乎有点低级，但是我遇到过不下十个同学问过我这个是什么东西。有一种东西叫

做杜邦线知道吧。

而杜邦线往哪里插呢？

就是往叫做插针的地方插。而Header 14就是代表针数为14根针的插针。

是这个东西。

就是一块电路板已经焊接完成，留下的对外接口。用杜邦线可以将电路继续和其他的电路板连接。就是这样。高手勿喷。别忘了本文针对对象是初学者。

而上面的电路，做成PCB的成品就是下面的这个图了

这个电路实现了什么功能呢？

通上电后，可以很清楚的看到，当左边第一个ST188对着黑线的时候，相对应的，就是左边第一个LED灯发光了，而从电路中可以看到，当OUT1(网络标号)，输出的是低电平的时候，LED1才会发光的是吧。而此时，其他的LED灯都是灭的。当顺序的将电路板往一个方向移动的时候，可以看到，LED灯交替发光了。如此玩过一遍之后，你一定知道了这个东西是干什么的吧。