智能小车设计报告+寻光+黑带循迹+铁片检测+搬运铁片+红外检测 (2)

图（6）

LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：失调电压小，典型值为2mV；电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；对比较信号源的内阻限制较宽；共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；输出端电位可灵活方便地选用。

图(7)

两对输出信号进入LM339进行电压比较，产生两个标准TTL电平。结合查询方式，通过程序控制小车往哪个方向行走。表(1)是其和电压比较器输出的逻辑关系。

电压比较器输出 小车行驶方向 转左 转右 直走 A（电阻1与电阻2比较） L H 其它 B（电阻2与电阻3比较） L H 表（1） 调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，结合智能车驱动电路能够实现对应的动作。结合程序控制小车转弯。电路中的可调电阻可调节灵敏度，以满足小车在适当的环境中能够检测光源。

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5)智能车驱动电路

方案一：采用分立元件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想。

方案二：采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。智能车驱动电路实现如图（8）所示。

图（8）

小车电机为直流电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，采用电机驱动芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V。表（2）是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。 电机运行况 正转 反转 停止 EN A（B） H H L IN1（IN3） H L X IN2（IN4） L H X 表（2）

L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。

6)电源供电部分

放案一：采用4节5号蓄电池串联直接提供5伏电压，电路设计简单，小车续航能力强，节能环保；但4节5号蓄电池成本太高且电压输出不稳定，且受外界影响较大。

方案二：采用6节5号普通电池串联提供9伏电压，再经稳压电路提供5伏稳定电压，虽电

路较复杂，但电压输出稳定可靠，并且可以避免受电池容量减少导致输出电压变小；考虑到电池容量问题，实际比赛操作时可使用碱性电池，以提高小车续航能力。电路实现如图（9）所示：

图(9)

LM2596系列稳压器是单片集成电路，提供作为降压开关稳压器应有的所有功能，可以通过优良的线荷调节与负载调节，驱动3A的负载。LM2596使用简单，只需极少的外部元件，且包含内置频率补偿和一个固定频率的晶振。LM2596系列器件工作在150 kHz的转换频率下，从而使得滤波元件的规模比低频稳压器所要求的更小。在指定的输入电压和输出负载范围内，可保证±4%的输出电压容差，以及±15%的晶振频率容差。LM2596还集成了外部关断模式，待机电流仅为80 μA（典型）。LM2596的自我保护特性包括用于输出开关的二阶降频限流，以及在故障发生时，采用过温关断提供充分的保护。 注：转载本文内容需注明出处！否则后果自负！ 本文内容来自http://liuyuananfang.blog.163.com 7)显示部分

方案一：采用LCD显示，用单片机可实现显示数据，但显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较昂贵。

方案二：采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易。故采用LED数码管显示。

8)声音提示

方案一：采用蜂鸣器，在一定程度上能满足要求，而且易于实现，成本也不高，我们出自经费方面考虑，采用方案一。

方案二：采用DS1420可分段录放音模块，能够给人以直观的提示，但DS1420录放音模块价格比较高，也可以采用此方案来处理，但方案二性价比不如方案一。

四．原理分析与计算 1、单片机系统组成

单片机系统是整个智能系统的核心部分，它对各路传感信号的采集、处理、分析及对各部分整体调整。主要是组成是：单片机STC89C52、电机驱动系统芯片L293D、LM2596稳压器、LCD显示模块、LM324N、LM339、蜂鸣器、三个光敏电阻与三对红外发光二极管与金属接近开关等。

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本文内容来自http://liuyuananfang.blog.163.com 2、黑带检测原理

利用光的反射原理，当光线照射在白纸上，反射量比较大，反之，照在黑色物体上，由于黑色对光的吸收，反射回去的量比较少，这样就可以利用红外发光二极管的发射与接受端判断黑带轨道的位置。当红外发光二极管检测到黑带时产生低电平输出信号，输出信号进入LM324N进行电压比较，产生标准TTL电平。稳定性能得到提升。结合程序控制小车转弯。

3、光源检测原理

利用光敏电阻的感光特性：在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。再经由三个光敏电阻各自分压而构成两对输出电信号，之后通过LM339产生两个标准TTL电平信号输入单片机，经其处理控制小车往哪个方向行走。

4、寻找铁片方法

编程让小车从起跑线直走1.2米后向右转弯90度，然后再直走寻找铁片。如果找到就调用趋光程序驶向仓库卸货；否则限制其在黑线内继续寻找。

5、搬运铁片进入仓库方法 小车检测到铁片后，调用中断程序使小车趋光驶向仓库，当检测到仓库黑带后单片机发出指令调整小车位置，然后关闭电磁铁实现卸货。卸货完成后小车驶出仓库，然后关闭中断程序，继续寻找下一铁片。

五. 系统程序设计

为了提高小车反应灵敏度，我们采用接近开关的输入信号为中端请求信号。 主程序流程图见图（10），各子程序图见图（11）、图（12）、图（13）。

图(10)

寻铁子程序流程图

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