寻光避障小车方案.doc

方案的论证与比较 （1）控制器模块方案1：可采用AT89C51，AT89C51是一款带4K字节FLASH寄存器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器1288位内部RAM，32可编程I/O线两个16位定时器/计数器，5个中断源，电路简单，编程也比较容易，资料齐全,芯片很便宜,也很容易买到,适合入门级，由于I/O不足，一旦数据量很大、涉及复杂运动控制等内容时，AT89C51就力不从心了。运算的速度和效率低也是AT89C51的一个缺点.。方案2：采用美国ATMEL公司资源丰富的ATmegal128产品作为主控芯片进行设计。ATmegal128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，具有快速、灵活、集成度高、加密性强和易实现等诸多优点。ATmegal128具有128KB的系统内可编程FLASH、4KB的SRAM、35个中断、53个通用I/O口线、32个通用寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器（T/C）、2个USART、面向字节的两线接口TW1、8通道10位ADC、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE 1149.1规范兼容的JTAG测试接口，以及6种可以通过软件选择的省电模式。 (2) 避障模块方案1：用超声波传感器进行避障。超声波传感器在避障系统中普遍使用，其避障性能很好，接收与发射信号不易受外界干扰，可以很好的实现避障的功能，但是，超声波传感器信号CHULI复杂，技术难度较高，综合考虑后，放弃此方案。方案2：用红外接收头和红外二极管进行蔽障，红外接收头接受已调制的信号，因此受其它光源的影响较小，能实现避障的功能。由于经过了交流信号的调制，它可以大幅度减少外界干扰；另外红外线接收管的工作电流取决于平均电流。如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，顺势电流很大，可以大大提高信噪比。综合考虑选择方案二。 (3)小车寻光方案的选择 方案一：采用被动式红外探测器。被动式红外探测器内部有接收红外光的光敏三极管，可以接收障碍物等其他物体发射的红外光。这种检测方法利用日光灯发热产生的较强的红外光来检测光源，在能检测到和不能检测到光源的临界点，光敏三极管的射极输出电压有一个较大的跃变，便于后级处理。 方案二：采用光敏三极管。光敏三极管的阻值可以随着光强的变化而变化。因此，可以将其与一定值电阻串联分压，利用430内带有的AD转换功能，通过比较光敏三极管上电压大小，比较出哪边的光强较强。 被动式红外探测器在变化的光源下输出的是一个跃变，故只有两种状态，不适合小车的寻光。然而，光敏三极管可以连续的变化，可以比较三个及三个以上方向的光强大小，更合适小车的寻光。于是我们选择方案二。 (4)电机驱动电路方案1：采用直流电机驱动芯片MC338886，驱动电流可达2A，外围器件简单，贴片封装体积小, 但调速时MC338886发热量很大，导致MC338886的FS引脚置位，从而使其不工作，特别是采用反向制动后置这这只这种情况更严重。方案2: 采用直流电机驱动芯片L298N，驱动电流总和可达到4A，它可以驱动二相和四相步进电机的专用芯片，我们利用它内部的双H(如图1)桥式电路来驱动直流电机，这种驱动电路可以 很方便实现直流电机的四象限运行，分 别对应正转、正转制动、反转、反转制动。控制比较简单，电路也很简单。因此我们选择此方案。 (5)太阳能板充电模块 太能板在单片机控制下，始终面向光源。在太阳能板上有四个光敏电阻，通过单片机内部的模数转换系统将模拟电压量转换为数字量，比较当前四个光敏电阻的电压值，判断没有光照的光敏电阻的位置，通过两个电机对太阳能板的位置进行调整。小车采用太阳能电池对系统供电。太阳能电池在白炽灯照射下输出电压时55.5v.单片机采用7.2v蓄电池为其供电。当蓄电池电压低于太阳能板输出电压时，太阳能电池为蓄电池充电。 (5)电源模块方案1采用若几节干电池串联供电。干电池有较强的电机驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是，携带电池盒会影响整体布局，在小型电动车上使用不方便，且不能很好的利用太阳能充电系统。因此我们放弃了此种方案。方案2：采