1、中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳1毕业设计（论文）题 目 寻迹小车的设计与制作学生姓名 院 系 信息工程系 专 业 * 班 级 * * 学 号* 指导教师 * 完成时间 * 中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳2寻迹小车的设计与制作摘要寻迹智能小车生动有趣具有结构简单、原理清晰、趣味性强等特点。还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，制作完成后的产品，能沿预定的轨道自动前进，生动、有趣，深受初学者喜爱。而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成循迹小车、救火机器人、
2、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。关键字：寻迹/智能/小车中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳3目录1 寻迹小车的介绍1.1 寻迹小车的功能简介12 寻迹小车的工作原理 2.1 寻迹小车元件22.2 寻迹小车原理图3 2.3 LM393 方框图32.4 寻迹小车工作原理43 焊接与调试3.1 焊接过程简介53.2 调试与组装53.3 整车调试64 特色与创新点讨论6参考文献7中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳11 寻迹小车的介绍1.1 寻迹小车的功能简介在白色的场地上有一条 16 毫米宽的黑色跑道，我们的循迹小车能沿着黑色跑道自动行驶，不管是跑道如何弯曲小车都能
3、自动行驶真是太神奇了！大家知道当光源射到白色物体和黑色物体上时的反光率是不同的，我们这里用白色的 LED 作为光源，光线通过地面反射到光敏电阻上通过检测光敏电阻阻值变化能判断小车是否行驶在白色区域上，如果检测到是黑色跑道，说明小车跑偏，这一侧的电机就会减速甚至停转这一侧的绿色的 LED 熄灭，驱动小车向相反方向行驶，这样小车就能始终沿着跑道行驶了。中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳22 寻迹小车的工作原理2.1 寻迹小车元件中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳32.2 寻迹小车原理图2.3 LM393 方框图中原工学院广播影视学院毕业设计09 广电 王东岳42.4 寻
4、迹小车工作原理首先我们来熟悉一下整机的工作原理图，电路由线路检测电路、电压比较电路、驱动电路和执行电路组成.LM393 是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393 采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。LM393 随时比较着两路光敏电阻的大小，来实现控制的。高亮度发光二极管发出的光线照射在跑道上，当照于白上时反射的光线较强，这时光敏电阻可以接收到较强的反射光，表现的电阻值较低，而当照射于黑色纸，反射光较弱，表现的电阻值较高，巡线小车就是根据
5、这一原理作为轨道识别而工作的。工作前将小车中心导向轮放于轨道中心，两侧探测器位于两侧白处，当小车偏离跑道时，必有一侧探测器照到黑色跑道上，以 LED1 为例，此时 R3 阻值变大，这一变化使得 IC1 的 2、5 脚电压升高，当 5 脚电压高于 6 脚时，运放的 7 脚便输出高电平，VT2 截止，M2 停止工作，由于两侧轮子一只停转，小车便向轮子停转侧弯转，使得 LED1、R3 这对探测器离开黑跑道，光线又照回白纸处，此时 M2 又工作，当另一侧探测器照到黑跑道时，原理与前述类似，小车在整个前进过程中就是在不断重复上述动作，不断修正轨迹，从而实现沿跑道前进的目的。中原工学院广播影视学院毕业设计
6、09 广电 王东岳53 焊接与调试3.1 焊接过程简介1、电路焊接部分比较简单，焊接顺序按照元件高度从低到高的原则，首先焊接 8 个电阻，焊接时务必用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性的元件如三极管、绿色指示灯、电解电容务必分清楚极性，焊接绿色 LED 时注意引脚长的是正极，并且焊接时间不能太长否则容易焊坏，D4 D5 R13 R14 可以暂时不焊，集成电路芯片可以不插，初步焊接完成后请务必细心核对，防止粗心大意。2、两对线路检测传感器的安装顺序在全部电子元件的最后，其他元件焊接完成后，将万向轮装上，传感器元件焊接时与其他元件相反，装于线路板的焊接面，其高度应根据万向轮螺栓高度来定，装时可以将
7、线路板焊接面朝上，然后元件顶面与半个导向圆螺母齐平为宜，此时实际工作时传感器与地面距离约为5mm 左右。3.2 调试与组装1、为了方便调试，先不装电机，取一张白纸，画一个黑圈，接通电源，可看到两侧指示灯点亮，将小车放于白纸上，让探测器照于黑圈上，调节本侧电位器，让这一侧的灯照到黑圈时指示灯灭，照到白纸时亮，反复调节两侧探测器，直到两侧全部符合上述变化规律。2、两只电机转向与电流方向有关，焊好引线后先不要把电机粘于线路板上，装上电池，打开开关，查看电机转向，必须确保装上车轮后小车向前进的方向转动，若相反，应将电机两线互换，无误后撕去泡沫胶上的纸，将电机粘于线路板上，粘中原工学院广播影视学院毕业设
8、计09 广电 王东岳6时尽量让两电机前后一致，且要保证两车轮的灵活转动。3.3 整车调试1、为了保证小车的正常运行，跑道的制作也很重要，跑道的宽度必须小于两侧探测器的间距，一般以15-20mm 较为合适，跑道可以是一个圆，也可以是任意形状，但要保证转弯角度不要太大，否则小车容易脱轨，制作时可取一张 A3白纸，先用铅笔在上面画好跑道的初稿，确定好后再用毛笔沿铅笔画好的跑道进行上色加粗，注意画时尽量让整条线粗细均匀些，等画完后让纸在阴凉处阴干，这样自己设计的跑道便制作完成了。上跑道实际通电试车时，适当调整两对传感器的间跑，以适应跑道，达到自动识别跑道并准确无误工作为止。2、实际试车时，若发现小车跑
9、到某个地方动不了了，只要看到轮子还在转，就说明跑道纸不平整，轮子转动时出现了打滑现象，这时可适当增加小车的重量来解决，具体可在小车的电池上装载一点重物，让车轮处重量增加，这样车轮就不会打滑了。4 特色与创新点讨论硬件方面：采用双步进控制电动车，利于车转向，利用光电传感器与电压比较器之间的信号传输与转换，加上语音播放模块，实现电动车的智能化。软件方面：传感器在检测到某物时，输出信号会发生变化，让电压比较器只对此规律的信号作出反应，减少了数据处理量，缩短了系统反应时间，并简化了程序，提高了系统的控制精度。整个运行过程中通过实时信息采集，利用查询，实现对信号的实时检测和处理。中原工学院广播影视学院毕
10、业设计09 广电 王东岳7参考文献 1 全国大学生电子设计竞赛组委会.第六届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京:北京理工大学出版社,2009 1 1 192 黄智伟，王彦，陈文光等.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:电子工业出版社,2009 3 4 39 3 胡汉才.单片机原理及接口技术.北京:清华大学出版社,2010 1 7 194 王为青，程国钢.单片机 Keil Cx51 应用开发技术.北京:人民邮电出版社,201124 26智能寻迹机器人采用现在较为流行的 8 位单片机作为系统大脑。以 8051 系列家族中的 AT89S51/AT89S52 为主芯片。40 脚的 DIP 封装使它拥有 32 个完全 IO(GPIO通用输入输出)端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3 分别通过 LG9110 电机驱动来驱动电机 1 和电机 2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红
