自動往返小車

1、自動往返小車方案設(shè)計報告指導(dǎo)老師：江敏、唐帥小組成員：孫梓瑜、韋云、丁志康學(xué)校：中國人民解放軍后勤工程學(xué)院專業(yè)：141 電力工程及其自動化報警閃光燈電源通過電源模塊統(tǒng)一供電一、自動往返小車?yán)碚搶崿F(xiàn)方案圖例解釋： 小車最原始的結(jié)構(gòu)由紅外一體傳感器、霍爾傳感器、51MCU單片機及相應(yīng)的模塊、電機和電源組成。賽道上的黑膠線由紅外一體傳感器進行感知，并向MCU發(fā)出信號，MCU處理后輸出信號到電機驅(qū)動模塊，使其驅(qū)動電機運作，從而實現(xiàn)電機的差速運作，使得小車運動方式滿足題意?；魻杺鞲衅饔涗涇囕嗈D(zhuǎn)動圈數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳入MCU，待MCU計算后，將數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊，最終展示在LED顯示屏上。51MCU中包含振蕩

2、器元件，可自行計時，將數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊后，最終展示在LED顯示屏上。51MCU還可以將霍爾傳感器和振蕩器中的數(shù)據(jù)進行綜合處理，得出實時速度，將數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊后，最終展示在LED顯示屏上。2、 各元件的比較與選擇 1、紅外一體化傳感器產(chǎn)品名：TCRT5000 產(chǎn)品說明：TCRT5000傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為低電平，指示二極管一直處于熄滅狀態(tài)；被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為高電平，指示二極管被點亮。 工作電壓：

3、3.3V-5V 檢測距離：1mm8mm適用，焦點距離為2.5mm 小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm 輸出形式 ：數(shù)字開關(guān)量輸出（0和1） 產(chǎn)品特色：比較器輸出，信號干凈，波形好，驅(qū)動能力強，超過15mA；配多圈可調(diào)精密電位器調(diào)節(jié)靈敏度；設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝使用寬電壓LM393比較器。產(chǎn)品名：RPR220 產(chǎn)品說明：RPR220是一種一體化反射性光電探測器。其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)放二極管，而接收器是一個高靈敏度，砷平面光電三極管。主要應(yīng)用在游戲機，復(fù)印機和辦公自動化等設(shè)備中。工作電壓：5V集電極功耗：80mW工作環(huán)境溫度：-2585貯藏溫度：-3085產(chǎn)品特色：塑料透鏡以提高靈

4、敏度；內(nèi)置的可見光過濾器以減小離散光的影響；體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。綜上闡述，對于此次小車的制作，TCRT5000傳感器更加適合。因此，應(yīng)優(yōu)先選擇TCRT5000。 2、霍爾傳感器產(chǎn)品名：霍爾測速傳感器 尺寸：2.7 cm*1.4mm主要芯片：LM393、3144 霍爾傳感器工作電壓：直流5 V產(chǎn)品特點：具有電源指示燈和信號輸出指示；單路信號輸出；模塊無觸發(fā)，輸出低電平；模塊有觸發(fā)，輸出高電平；靈敏度可調(diào)（精調(diào)）；有磁場切割就有信號輸出；電路板輸出開關(guān)量，可以直接接單片機；可用于電機測速/位置檢測等場合。 3、單片機產(chǎn)品名:STC89C51 產(chǎn)品說明：STC89C52RC是采用8051核的ISP（I

5、n System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內(nèi)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。STC89C52RC系列單片機是單時鐘/機器周期(1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機，是高速/ 低功耗的新一代8051 單片機，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu),內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。 工作

6、電壓：3.4V-5.5V 工作頻率范圍：0-35 MHz 計數(shù)器：2個16位 工作溫度范圍： -4085 產(chǎn)品特點：相當(dāng)于普通8051 的0420MHz，實際工作頻率可達48MHz；片上集成512 字節(jié)RAM；通用I/O 口（27/23個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強上拉，僅為輸入/高阻，開漏；每個I/O 口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不得超過55mA；ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器；EEPROM 功能；內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體20M 以下時，可省外

7、部復(fù)位電路）；時鐘源：外部高精度晶體/ 時鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器。用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時鐘。常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz 6.8MHz。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，因為有溫漂，請選4MHz 8MHz；有2個16 位定時器/ 計數(shù)器；外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；PWM( 4 路）/ P C A（可編程計數(shù)器陣列），也可用來再實現(xiàn)4個定時器或4個外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可支持)STC89Cc516AD具有ADC功能。10 位精度ADC，共

8、8 路；通用異步串行口(UART)；SPI同步通信口，主模式/ 從模式。產(chǎn)品名：89C52 產(chǎn)品說明：89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術(shù)及CMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 工作溫度范圍：4085 工作電壓：5.0V 計數(shù)器：3個16位 工作頻率范圍：3.533MHz 產(chǎn)品特點：互補高性能金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可擦可編程只讀存儲器/只讀存儲器/中央處理器；12/24/33MHz操作；三個16位的定時

9、器/計數(shù)器；可編程的時鐘輸出；Up/Down定時器/計數(shù)器；三級程序鎖定系統(tǒng)；8K/16K/32K片內(nèi)程序存儲器；256字節(jié)片內(nèi)RAM；改進的快速脈沖編程算法；布爾處理器；32根可編程的輸入/輸出線；六個中斷源可編程的串行通道帶有：幀錯誤檢測，自動地址識別；TTL和CMOS兼容邏輯電平；64K片外程序存儲空間；64K片外數(shù)據(jù)存儲空間；MCS51單片機可兼容指令集；閑置節(jié)能和掉電模式；ONCE（On-Circuit仿真）模式；四級中斷優(yōu)先級。 綜上闡述，51單片機系列中由INTEL公司生產(chǎn)的89C52在各方面的條件都優(yōu)于STC89C51，并且，89C52單片機還可以在最簡單的操作下，完成我們想要

10、賦予小車相應(yīng)特點的工作。因此，在單片機方面，應(yīng)優(yōu)先選擇89C52。 4、電機驅(qū)動模塊產(chǎn)品名：L298N產(chǎn)品說明：L298N 是一種雙H橋電機驅(qū)動芯片，其中每個H橋可以提供2A的電流，功率部分的供電電壓范圍是2.5-48v，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。一般情況下，功率部分的電壓應(yīng)大于6V否則芯片可能不能正常工作。 類型 ：半橋 輸入類型 ：非反相 輸出數(shù) ：4 電流-輸出/通道 ：2A 電流-峰值輸出 ：3A 電源電壓 ：4.5 V 46 V 工作溫度 ：-25°C 130°C 安裝類型 ： 通孔 5、電機 產(chǎn)品名：370直流減速電機 額定功率：2W 產(chǎn)品類型：有刷

11、直流電動機 額定電壓：12V 額定電流：0.1A 額定轉(zhuǎn)速：100rpm 額定轉(zhuǎn)矩：0.1NM 外形尺寸：25mm 6、LED顯示屏（包含顯示模塊） 產(chǎn)品名：74HC595數(shù)碼管 產(chǎn)品說明：74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDECNO.7A標(biāo)準(zhǔn)。74HC595具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器有相互獨立的時鐘。數(shù)據(jù)在SH_cp（移位寄存器時鐘輸入）的上升沿輸入到移位寄存器中，在ST_cp（存儲器時鐘輸入）的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds

12、），和一個串行輸出（Q7）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。將串行輸入的8位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?位數(shù)字，例如控制一個8位數(shù)碼管，將不會有閃爍。 電壓:12V 顯示位數(shù):14位 驅(qū)動芯片:ULN2003 數(shù)據(jù)芯片:74HC595 產(chǎn)品名：YB1602A（黑屏） 點陣：16X2 外型尺寸：80.0X36.0X12.5 視區(qū)尺寸：64.5X13.8/16.0 控制器：SPLC780C or EQV 工作電壓：5.0V /3.3V 產(chǎn)品規(guī)格

13、：STN 產(chǎn)品類別：字符 產(chǎn)品顏色：黑底（黃字、白字、橙字、翠綠字） 綜上闡述，點陣式顯示屏YB1602A在各性能方面都優(yōu)于數(shù)碼管顯示屏74HC595。因此，最終應(yīng)優(yōu)先選擇點陣式顯示屏YB1602A。 7、電源（4節(jié)）產(chǎn)品名：5號南孚電池 8、電源模塊產(chǎn)品名：多路MK204一路輸入：直流6V-12V (輸入電壓必須比要輸出電壓高1V以上。) 三路輸出：3.3V(+-0.05v誤差)，5.0V(+-0.05v誤差)，800mA （負(fù)載電流不能超過800ma）,12V（輸入12V直接轉(zhuǎn)輸出） PCB板尺寸：4.5cm*4.5cm 9、報警閃光燈產(chǎn)品名：5mm 七彩慢閃工作電壓：3.23.

14、8V工作電流：20mA亮度：高亮（聚光型）發(fā)光顏色：七彩封裝材料：環(huán)氧樹脂壽命：5萬10萬小時 總結(jié)，選擇以下器材： 紅外一體化傳感器：TCRT5000 霍爾傳感器：霍爾測速傳感器 單片機：89C52 電機驅(qū)動模塊：L298N 電機：370直流減速電機 LED顯示屏：YB1602A 電源：5號南孚電池 電源模塊：多路MK204 報警閃光燈：5mm 七彩慢閃三、小車詳細工作流程解釋1、小車前進與后退 通過紅外一體式傳感器掃描賽道黑色區(qū)域產(chǎn)生的低電平信號傳入單片機，根據(jù)程序設(shè)計將信號傳入電機驅(qū)動芯片驅(qū)動電機工作并使小車前進。當(dāng)小車掃描到勻速區(qū)的黑條時，傳感器發(fā)送第二個信號至單片機，單片機再給電機控制芯片傳送信號使電機以特定速度前進。當(dāng)掃描至最后停車的黑線，單片機給電機控制芯片一個瞬間反向的信號，使電機瞬間反轉(zhuǎn)進而使小車停車（相當(dāng)于剎車）。10秒后，單片機重新啟動電機反向運轉(zhuǎn)。返回過程相同。 電機控制：（主要采用L298N，通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系圖為）2、測距、測速模塊。 霍耳效應(yīng)：將一載流體置于磁場中靜止不動，若次載流體中的電流方向與磁場方向不相同時，則在此載流體中平行于由電流方向和磁場方向所組成的平面上將產(chǎn)生電勢，此電勢稱為霍耳