硬件
设计
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系统总设计电路图如下图,PDF
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,Rrotel99 格式。
各部分电路图及说明:
稳压电路:(上部分稳压至 12V,下部分稳压至 5V)
L298电机控制驱动: 可以参考 http://bbs.avrvi.com/read.php?tid=252&page=1&toread=1
电压比较器电路(光电对管检测电路):
可调电阻 R3 可以调节比较器的门限电压,经示波器观察,输出波形相当规则,可以直接够单片机查询使用。 而且经试验验证给
此电路供电的电池的压降较小。因此我们选择此电路作为我们的传感器检测与调理电路。
实物与分析
电源电路:
由于本系统需要电池供电,我们考虑了如下几种方案为系统供电。
方案 1: 采用 10节 1.5V干电池供电,电压达到 15V,经 7812稳压后给支流电机供电,然后将 12V 电压再次降压、稳压后给单
片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限,使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便,因此,我们放弃了这种方案。
方案 2:采用 3 节 4.2V可充电式锂电池串联共 12.6V给直流电机供电,经过 7812 的电压变换后给支流电机供电,然后将 12V电
压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足,并且可以充电,重复利用,因此,这种方案比较可行。但锂
电池的价格过于昂贵,使用锂电池会大大超出我们的预算,因此,我们放弃了这种方案。
方案 3:采用 12V蓄电池为直流电机供电,将 12V 电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动
能力以及稳定的电压输出性能。虽然蓄电池的体积过于庞大,在小型电动车上使用极为不方便,但由于我们的车体设计时留出了足够的
空间,并且蓄电池的价格比较低。因此我们选择了此方案。
综上考虑,我们选择了方案 3。这个黑呼呼的东西,让我们可爱的小车变得很难看。
稳压模块:
方案 1:采用两片 7812将电压稳压至 12V 后给直流电机供电,然后采用一片 7809 将电压稳定至 9V,最后经 7805将电压稳至 5V,
给单片机系统和其他芯片供电,但 7809和 7805压降过大,使 7809和 7805消耗的功率过大,导致 7809 和 7805 发热量过大,因此,我
们放弃了这种方案。
方案 2:采用两片 7812 将电压稳压至 12V后给直流电机供电,然后采用 2576将电压稳至 5V。2576的输出电流最大可至 3A,完
全满足系统要求。
综上考虑,我们选择了方案 2。 稳压模块如下图:
(左图:稳压模块)
循迹传感器模块
方案 1:用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时,光线发
射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比
较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案 2:用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面后反
射,若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平,若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。
这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求,但是工作不够稳定,且容易受外界光线的影响,因此我们放弃了这个方案。
方案 3:用 RPR220型光电对管。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,而接收器是
一个高灵敏度,硅平面光电三极管。
RPR220采用 DIP4 封装,其具有如下特点:
• 塑料透镜可以提高灵敏度。
• 内置可见光过滤器能减小离散光的影响。
• 体积小,结构紧凑。
• 当发光二极管发出的光反射回来时,三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单,工作性能稳定。
此我们选择了方案 3。 安装后效果如下图:
下图是电压比较器: