智能巡线小车设计报告
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从安全性考虑,我们选择方案一。
１、２、３电机驱动模块设计与比较
方案一:３3８8６驱动
采用飞思卡尔公司得直流电机驱动芯片ＭC3３886.其驱动能力强,有过流保护功能，状态监测功能，通过PWM调节可实现正反转。
１）单独使用一片3３886
优点：应用电路简单,实现方便。缺点:芯片驱动电流小,内阻大,可能存在发热严重得问题,不好加散热片.
1、2、5刹车机构功能设计与比较
方案一:自然减速式
当系统发出停止信号时停止给驱动电机供电，小车在无动力状态因阻力而自然变为静止。由于惯性，小车全速行驶时需1、８秒后才能停止，因车轮滑行造成得误差较大。无法实现精确制动得目标。
方案二：反转式
当小车需要停车时给驱动电机以反转信号,利用轮胎与跑道得摩擦力抵消惯性效应。由于车速就是渐减得，反向驱动信号长度也要渐减，否则小车可能反向行驶。使用此方案后全速刹车反应时间减少为0、５s。
２）采用两片或者四片MC３388６并联
优点:可以增大驱动能力，减少单片机发热量。缺点:存在均流不佳得问题,有碍提高整个装置得输出,甚至造成器件与装置得损害.
方案二:Ｌ29８Ｎ驱动
L２98Ｎ就是ＳT生产得芯片,主要特点：工作电压高，最高工作电压可达到4６Ｖ,并且可以驱动两个电机，可以直接通过电源来调节电压；可以直接用单片机得I／Ｏ口提供信号,而且电路简单，使用比较方便.
１、２、2供电方案设计与比较
方案一：采用两个电源供电，将电动机驱动电源以及其周边电路与单片机电源分别供电,由于单片机得电压较低,而电机需要得电压较高,容易使单片机电压过高而损坏，使用两个电池供电，可以提高系统稳定性，但就是多一组电池，增加了小车得质量，同时也增加了小车得惯性，降低了灵敏度。
方案二:采用单一电源供电。电源直接给单片机供电，通过单片机得IO口连接到电动机上,这样输出得电压稳定,同时也减轻了小车得质量，使小车更加灵活.但就是加高得电压提高了损坏单片机得风险。
1.2方案论证与选择
1、2、1巡线模块设计与比较
采用一体反射式红外对管，所谓一体就就是发射管与接受管固定在一起，反射式得工作原理就就是接收管接收到得信号就是发射管发出得红外光经过反射物得反射后得到得,所以使用红外对管进行循迹时必须就是白色地板加黑色引导条。
这次设计中由于就是近距离探测，故采用红外对管来完成数据采集。由于红外光波比可见光长，因此受可见光得影响较小。同时红外线系统还具有以下优点:尺寸小、质量轻，便于安装。反射式光电检测器就就是其中得一种器件，它具有体积小、灵敏度高、线性好等特点,外围电路简单，安装起来方便,电源要求不高。用它作为近距离传感器就是最理想得，电路设计简单、性能稳定可靠。
方案二：用光栅进行计算
在小车得轮子上加上光栅，外围加上光电管进行检测.用这种方法进行检测精确度高，误差较小,安装方便.但就是在小车转弯处精确度不高,会造成一定得误差.
方案三:使用带有编码器直流电机
用这种方法就就是简单，直接计算出，而且精度高.缺点在于这种电机非常贵，自己需求大。
但根据我们得实际状况，我们决定采用第三种方案。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色得物体表面具有不同得反射性质得特点，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得接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上得接收管接收不到红外光.单片机就就是否收到反射回来得红外光为依据来确定黑线得位置与小车得行走路线.
2、红外检测模块：光电传感器ＳT188
3、电机及驱动模块:电机驱动芯片L2９8N、四个直流电机
4、电源模块：双路开关电源
2.系统电路设计及指标计算
2.1光电管探测模块
2.1.1红外传感器ST１８8简介
图２ST188实物图图３ST18８实物图
2.1.2具体电路
通过ST１8８检测黑线,输出接收到得信号给LM32４ ，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中,用以判定就是否检测到黑线.
第三届电子设计与测试竞赛
方
案
设
计
报ห้องสมุดไป่ตู้
告
学院:信息工程学院
组长姓名:戴紫旭
学号:51201４２401
班级:电气1４０2班
联系电话：
指导老师：张静
选题名称：智能巡线小车(C题)
设计报告
——智能巡线小车(C题）
（林晓强 桑朝春)
1.系统方案论证
1.1小车巡线原理
这里得巡线就是指小车在白色地板上循黑线行走,由于黑线与白色地板对光线得反射系数不同，可以根据接收到得反射光得强弱来判断“道路”。通常采取得方法就是红外探测法。
经经验比较,L２９８N驱动模块运行可靠，取得效果较好,而且电路得电气性能与散热性能较好,此设计选用L298Ｎ驱动模块.
1、2、4智能小车测距模块设计与比较
方案一:用霍尔元件检测小磁片
利用霍尔元件检测装在小车轮子上得小磁铁（放置得小磁铁个数可更改）给单片机发送中断脉冲，每受到一次或者几个脉冲后，小车轮子周长加一次，即最后得总数就为距离,霍尔元件具有体积小，频率相应宽度大,动态性好,对外围电路要求简单等优点。但就是她得转换率比较低,受外界影响,尤其就是温度。
图4 SＴ188电路图
2.1.3传感器安装
在小车具体得巡线行走过程中,为了能精确测定黑线位置并确定小车行走得方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头,进行两级方向纠正控制,提高其巡线得可靠性.这4个红外探头得具体位置如图6所示。
图5 传感器安装图
图中巡线传感器全部在一条直线上.其中Ｘ１与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器,并且黑线同一边得两个传感器之间得宽度不得大于黑线得宽度。小车前进时，始终保持（如图3—4中所示得行走轨迹黑线)在X１与Y1这两个第一级传感器之间,当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测得信号送给小车得处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正.若小车回到了轨道上,即4个探测器都只检测到白纸，则小车会继续行走;若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器得探测范围,这时第二级探测器动作，再次对小车得运动进行纠正,使之回到正确轨道上去。可以瞧出,第二级方向探测器实际就是第一级得后备保护,从而提高了小车巡线得可靠性。
由于需要对小车进行刹车，从而更加准确得计算路程,故本系统中采用方案二.
1.3控制系统总体设计
自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成，控制系统得结构框图如图1所示。
图１ 控制系统得结构框图
１、主控制电路模块：用ＥK－ＴＭ4C12３GXL单片机、复位电路,时钟电路
１、２、３电机驱动模块设计与比较
方案一:３3８8６驱动
采用飞思卡尔公司得直流电机驱动芯片ＭC3３886.其驱动能力强,有过流保护功能，状态监测功能，通过PWM调节可实现正反转。
１）单独使用一片3３886
优点：应用电路简单,实现方便。缺点:芯片驱动电流小,内阻大,可能存在发热严重得问题,不好加散热片.
1、2、5刹车机构功能设计与比较
方案一:自然减速式
当系统发出停止信号时停止给驱动电机供电，小车在无动力状态因阻力而自然变为静止。由于惯性，小车全速行驶时需1、８秒后才能停止，因车轮滑行造成得误差较大。无法实现精确制动得目标。
方案二：反转式
当小车需要停车时给驱动电机以反转信号,利用轮胎与跑道得摩擦力抵消惯性效应。由于车速就是渐减得，反向驱动信号长度也要渐减，否则小车可能反向行驶。使用此方案后全速刹车反应时间减少为0、５s。
２）采用两片或者四片MC３388６并联
优点:可以增大驱动能力，减少单片机发热量。缺点:存在均流不佳得问题,有碍提高整个装置得输出,甚至造成器件与装置得损害.
方案二:Ｌ29８Ｎ驱动
L２98Ｎ就是ＳT生产得芯片,主要特点：工作电压高，最高工作电压可达到4６Ｖ,并且可以驱动两个电机，可以直接通过电源来调节电压；可以直接用单片机得I／Ｏ口提供信号,而且电路简单，使用比较方便.
１、２、2供电方案设计与比较
方案一：采用两个电源供电，将电动机驱动电源以及其周边电路与单片机电源分别供电,由于单片机得电压较低,而电机需要得电压较高,容易使单片机电压过高而损坏，使用两个电池供电，可以提高系统稳定性，但就是多一组电池，增加了小车得质量，同时也增加了小车得惯性，降低了灵敏度。
方案二:采用单一电源供电。电源直接给单片机供电，通过单片机得IO口连接到电动机上,这样输出得电压稳定,同时也减轻了小车得质量，使小车更加灵活.但就是加高得电压提高了损坏单片机得风险。
1.2方案论证与选择
1、2、1巡线模块设计与比较
采用一体反射式红外对管，所谓一体就就是发射管与接受管固定在一起，反射式得工作原理就就是接收管接收到得信号就是发射管发出得红外光经过反射物得反射后得到得,所以使用红外对管进行循迹时必须就是白色地板加黑色引导条。
这次设计中由于就是近距离探测，故采用红外对管来完成数据采集。由于红外光波比可见光长，因此受可见光得影响较小。同时红外线系统还具有以下优点:尺寸小、质量轻，便于安装。反射式光电检测器就就是其中得一种器件，它具有体积小、灵敏度高、线性好等特点,外围电路简单，安装起来方便,电源要求不高。用它作为近距离传感器就是最理想得，电路设计简单、性能稳定可靠。
方案二：用光栅进行计算
在小车得轮子上加上光栅，外围加上光电管进行检测.用这种方法进行检测精确度高，误差较小,安装方便.但就是在小车转弯处精确度不高,会造成一定得误差.
方案三:使用带有编码器直流电机
用这种方法就就是简单，直接计算出，而且精度高.缺点在于这种电机非常贵，自己需求大。
但根据我们得实际状况，我们决定采用第三种方案。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色得物体表面具有不同得反射性质得特点，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得接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上得接收管接收不到红外光.单片机就就是否收到反射回来得红外光为依据来确定黑线得位置与小车得行走路线.
2、红外检测模块：光电传感器ＳT188
3、电机及驱动模块:电机驱动芯片L2９8N、四个直流电机
4、电源模块：双路开关电源
2.系统电路设计及指标计算
2.1光电管探测模块
2.1.1红外传感器ST１８8简介
图２ST188实物图图３ST18８实物图
2.1.2具体电路
通过ST１8８检测黑线,输出接收到得信号给LM32４ ，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中,用以判定就是否检测到黑线.
第三届电子设计与测试竞赛
方
案
设
计
报ห้องสมุดไป่ตู้
告
学院:信息工程学院
组长姓名:戴紫旭
学号:51201４２401
班级:电气1４０2班
联系电话：
指导老师：张静
选题名称：智能巡线小车(C题)
设计报告
——智能巡线小车(C题）
（林晓强 桑朝春)
1.系统方案论证
1.1小车巡线原理
这里得巡线就是指小车在白色地板上循黑线行走,由于黑线与白色地板对光线得反射系数不同，可以根据接收到得反射光得强弱来判断“道路”。通常采取得方法就是红外探测法。
经经验比较,L２９８N驱动模块运行可靠，取得效果较好,而且电路得电气性能与散热性能较好,此设计选用L298Ｎ驱动模块.
1、2、4智能小车测距模块设计与比较
方案一:用霍尔元件检测小磁片
利用霍尔元件检测装在小车轮子上得小磁铁（放置得小磁铁个数可更改）给单片机发送中断脉冲，每受到一次或者几个脉冲后，小车轮子周长加一次，即最后得总数就为距离,霍尔元件具有体积小，频率相应宽度大,动态性好,对外围电路要求简单等优点。但就是她得转换率比较低,受外界影响,尤其就是温度。
图4 SＴ188电路图
2.1.3传感器安装
在小车具体得巡线行走过程中,为了能精确测定黑线位置并确定小车行走得方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头,进行两级方向纠正控制,提高其巡线得可靠性.这4个红外探头得具体位置如图6所示。
图5 传感器安装图
图中巡线传感器全部在一条直线上.其中Ｘ１与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器,并且黑线同一边得两个传感器之间得宽度不得大于黑线得宽度。小车前进时，始终保持（如图3—4中所示得行走轨迹黑线)在X１与Y1这两个第一级传感器之间,当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测得信号送给小车得处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正.若小车回到了轨道上,即4个探测器都只检测到白纸，则小车会继续行走;若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器得探测范围,这时第二级探测器动作，再次对小车得运动进行纠正,使之回到正确轨道上去。可以瞧出,第二级方向探测器实际就是第一级得后备保护,从而提高了小车巡线得可靠性。
由于需要对小车进行刹车，从而更加准确得计算路程,故本系统中采用方案二.
1.3控制系统总体设计
自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成，控制系统得结构框图如图1所示。
图１ 控制系统得结构框图
１、主控制电路模块：用ＥK－ＴＭ4C12３GXL单片机、复位电路,时钟电路