光电系统设报告.docVIP

光电智能小车控制器1 指导老师：吴裕斌 武树斌 班级 光电0703 姓名 彭皓 学号 U2000713863 同组人：徐云路 鄢伟一 谢恒 电话 目录 技术指标 ……………………………………………………3 基本原理……………………………………………………..3 方案论证……………………………………………………..4 硬件电路设计………………………………………………..7 五．软件设计……………………………………………………….11 六．心得体会……………………………………………………….12 七．参考资料……………………………………………………….12 附录 摘要 8051单片机是一款高性能的8位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。本次课程设计是以单片机为控制核心，车根据传感器采集到的路况信息,控制转向执行器舵机和直流电机，相应地调整小车的行驶方向和速度，最终的目的是使智能小车快速稳定地沿着黑线跑完全程。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。本文介绍了该系统的基本原理，硬件电路设计和软件设计，以及相应的技术指标。 关键词 8051单片机 智能小车 循迹 光电探测器 一．技术指标 1．选用51系列单片机 2．小车沿跑道行驶 3．通过光电方法控制小车运动方向 4．采用直流电源供电 二．基本原理 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，送给软件检测模块进行实时控制，输出相应信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。 智能小车在华油黑线的白纸“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强弱来判断“道路”---黑线。因此在该模块利用了简单，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兴致的特点。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反射，反射光被装在小车上的接收管接受：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。 智能小车寻迹系统框图 三．方案论证 3.1 供电电源 关于电源部分，我们采用的是LM1117稳压芯片，它的输出电压为5V，并且具有限流和热保护功能，输出的负载电流可达800mA，基本上能够满足设计要求。 3.2 驱动部分 采用C8051F310单片机作为小车的控制核心。我们把单片机的p0.0,p0.1,p0.4,p0.5端口划分出来，用于可编程计数阵列的8位脉冲宽度调制模式的信号输出。小车使用了两个微型直流电机，分别安装在小车的前后轮，位于后轮的电机是作为动力机，为小车的行驶提供动力；位于前轮的电机是用于控制小车的转向。方向电机控制情况如下：当电机正转，前轮左拐；电机反转，前轮右拐；电机不转，前轮方向不变。小车前进的速度由后电机驱动信号的占空比决定，小车前轮转向的角度由前电机的驱动时间决定。因为电机的驱动电流较大可达数百毫安，所以不能直接通过单片机来驱动。这里我们采用的是驱动芯片，即AE2501B直流电机驱动芯片，它的峰值电流1.50A，持续工作电流550mA，可以满足要求。它的内部电路是桥式驱动电路。它的电源电压范围：3—9V，可直接用电源的5V的电压给它供电。 驱动芯片的功能表： Ina INb VOa VOb 电 机 1脚 8脚 6脚 3脚 H L H L 正转 L H L H 反转 L L OPEN OPEN 停止 注1：输入同为高是禁止使用的状态 注2：高于2.0V为高电平，低于0.8V为低电平 3.3 探测器的选择 探测器的基本原理就是用红外发光二极管来发光，由红外光电三极管进行光信号的接收，进行的是反射式的探测，以避免可见光所带来的背景噪声。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。经过比较，我们选择了ST168这个集成器件。ST168采用高发射功率红外光，电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，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。故把传感器安装在距离检测物表面10毫米。下面为探测器检测电路图： ST168 检测电路 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