光电管方案.docx

器材：STC12C5A60S2单片机 晶振（12M/24M）L298直流电机驱动 5110液晶 激光二极管 探测器 红外对管（彩色） 电池（12V） 稳压芯片本方案以AT89C51单片机为控制核心，小车具有循迹检测、电机驱动、测时、测里程、光电检测等主要功能。首先，两个电机分别单独控制左右两个车轮，通过调节两个电机的转速及转动时间，达到小车正常行驶及转向的目的。车头左侧的红外反射式光电传感器通过对路况的检测反馈给单片机，控制小车行走路线，防止超出边界线。使用红外反射式光电传感器（扩散反射型光电开关）测速度。车头右侧的一个红外光电传感器通过对路况的检测反馈给单片机，控制小车停车。一、设计思路题目要求设计一辆具有光电导航功能的智能车，要求从赛场中间的“x”型区域指定点出发或停止，沿轨道上铺设的“8”字形导航条走完全程。在行走过程中，利用光电技术导航和测量、记录沿途所通过的三段隧道各自的长度及沿途路边树木的棵数。小车停止后，自带的显示器直接显示测得的树木总数（小于20）以及三段隧道各自的长度（30cm-60cm）。小车使用一片AT89S52单片机作为主控芯片。该小车使用步进电机实现行驶功能，通过光电对管循迹模块实现自动转弯与停止功能，使用LED数码管显示沿途所通过的三段隧道各自的长度及沿途路边树木的总棵数。小车通过使用循迹模块，在转角处自动识别白线，进入转弯或停车程序，实现转弯与停车功能。此程序虽然易于控制，不易发生冲出赛道等情况，但较为复杂。二、各模块的选择1、系统设计如图1所示，选择AT89C52单片机作为处理核心。该单片机运行稳定，保密性强，支持在线下载，使用USB接口下载更方便，AT89S52是我们比较熟悉的一种常用的单片机。整个系统由路径识别模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、车速检测模块、液晶显示模块与电源模块组成。2、路径识别模块单片机通过路径识别模块对路径信息进行采集，以实现小车寻迹的功能。系统选用RPR220红外反射式光电传感器设计了路径识别模块。RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，接收器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。红外发射管发出的红外光在遇到反光性较强的物体(表面为白色或近白色)后被折回，并被光电三极管接收到，引起光电三极管光生电流的增大，将这个变化转为电压信号，就可以被处理器接收并处理，进而实现反光性差别较大的两种颜色的识别。智能车采用红外光电传感器作为路径识别元件，由于白色引导线的反射强度不同，不同位置处红外接收管接收到的红外光强会存在较大差异。因此通过单片机读输出高电平就能检测出白线位置，从而判断行车方向。传感器的使用数量应该尽量少以减少单片机的信号处理量，因此智能小车采用8对RPR220型红外光电传感器，将其等间距安装在智能车前部的传感器板上，间距约为25 mm。分别在车头左右两侧，在一定的对地垂直高度下，其中三对用于寻迹，三对用于障碍判断，两对用于主动轮测速。当检测到黄色边界线时，红外信号反射回来被接收管接收，经处理之后，通过数字传感器接口返回单片机，单片机可利用红外波的返回信号（高电平）来识别周围环境的变化，从而控制小车的前进方向。3、测量树木棵数、隧道长度同样采用反射式红外传感器作为探测树木棵数、隧道长度的主要器件。在小车车身左右两侧分别安装两个光电传感器，发射器发射的的光信号遇到障碍物后被反射回来，接收器接收被反射回来的光信号，然后经A/D转换，把模拟电信号转换为数字信号。在单片机的控制下，将每个间断的“1”信号进行相加，即可计算出树木棵数。当数字信号是连续的“1”时，进行计时。为了减小误差，路径识别模块与测量模块可以进行滤波处理。5、电源模块三、系统硬件设计1、循迹设计2、数码管（液晶）模块设计图2数码管显示模块设计3、驱动模块设计4、电源模块设计四、系统软件设计图3 系统软件总框图进入循迹模式时，如图3所示，启动小车后，小车前进，当左侧循迹模块检测到白线时，小车左转，否则继续前进；左转后当左侧第二个循迹模块检测到白线时，小车前进，否则小车继续左转；前进后当小车左侧第三个循迹模块检测到黑线时，小车右转器材：一