1、2006 年黑龙江赛区大学生电子设计竞赛简易自动入库小车设计制作报告参赛队员：秦林柱 褚宏靖 张磊指导老师：卢文生 范红刚黑龙江科技学院2006 年 10 月 15 日1目录一、设计要求和主要指标 21、任务22、要求23、主要指标3二、设计制作报告4摘要、关键词41、总体方案设计42、硬件模块电路设计 53、软件程序设计114、调试及性能分析175、结论176、参考文献 1821、任务有一个圆形车库（标准跑道图见大赛题目 E 题），圆形车库的外圆用宽 20mm 的黑线画出，其半径以选用小车的最小圆周运动的半径确定。圆形车库中心地面上有一个铁片（5050mm）。出发区与车库间的地面上有黑色的边
2、界线组成的过道，中心有黑色引导线（黑线宽 20mm）。要求小车能够正确按黑色引导线间的过道行驶到车库，停止于铁片处并可以自动返回。2、要求基本要求：（1）小车在起点线可以自行放置，但小车任何部位不得越过起点线。（2）小车在运行过程中不得超界。若部分车身越界并能自动返回，酌情扣分；若越界后不能自动返回或车身整体越界，则中止测试。（3）入库停车后，小车的任何部位不应越界，且小车距中心铁片偏差越小得分越高。（4）从小车启动开始到入库停车为止，所用时间不应超过 60 秒。发挥部分：3实现小车的自动返回，返回过程中小车的行驶路径同基本要求（2）。返回方式可选退回或掉头返回，具体要求如下：（1）若退回，小
3、车入库后须停车 6090 秒后退回到出发点停车。（2）若掉头返回，小车入库后也须停车 6090 秒，然后再库内掉头并返回到出发点停车。（3）返回停车后，车身不得压起点线，车身与起点线的距离越小得分越高。（4）其他特色与创新3、主要指标电源部分 ：8.4 伏锂电池组、12.6 伏锂电池组、7805 稳压电源；信息采集部分 ：反射式红外收发对管、自制霍尔金属传感器；信息处理部分：CD4011、光藕、LM324、74LS47；CD4511控制部分 ：89S52驱动部分：L298N 双通道直流电机驱动芯片完成指标：1、遥控启车；2、自动循迹入库；3、检测铁片中心、停留 60 秒；4、自动返回出发区，自
4、动停车4创新部分：1、全程语音提示：启动、停留、转弯、停车；2、左右转、铁片检测灯光提示；3、数码管显示：入库、停留、出库时间二、设计制作报告摘要：我们设计制作了一个具有寻线功能的简易自动入库小车。主要功能如下：遥控启动；自动入库功能（沿着黑线进入车库），并伴随灯光提示；检测车库中心所放置的铁片并停车，伴随语音和灯光提示，计算并显示入库，停留和出库所用的时间。为使小车运行更加灵活可靠，我们采用了后轮用两个直流电机分别驱动，前轮采用自制的万向轮的驱动方式，采用 L298 双通道直流电机驱动芯片作为主控电路，将红外传感器采集的信号，经单片机处理后 ，控制驱动电机的 PWM 的占空比和方向，从而实现
5、了题目要求的一系列动作，通过红外遥控启车，显示时间，和实时语音提示功能的实现，增加了作品的趣味性，技术性和智能程度；另外通过自制的霍尔金属传感器和自制万向轮的使用，更好的减轻了整车的重量，增加了小车的灵活性。关键字：遥控启车 万向轮 PWM 控制 霍尔传感器 万向轮1总体方案论证采用 ATM89S52 单片机作为整机的控制单元；启车采用红外线遥控控制；寻迹采用反射式红外对管；铁片检测采用霍尔元件制作的金属传感器；将以上信号送入单片机进行处理，调制出 PWM 脉5冲和电平对直流电机进行驱动；同时采用数码管对时间进行计时和显示，用 ISP1420 进行语音提示和报警。此系统比较灵活，采用软件方法来
6、解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。本方案简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，基本原理如图 1 所示。89S52红外遥控脉冲 接收脉冲寻迹信号铁片检测灯光提示电机驱动时间显示语音提示电源停车信号图 1 简易自动小车基本原理框图2硬件模块电路设计（部分电路原理图）61）启动部分遥控器原理利用发射芯片产生一个 32 位数据，经高频载波通过红外线发射 LED 发射出去。接收部分由一个红外线接收模块接收数据经电容滤掉高频载波后，送单片机，与单片机中预存的数据进行比较，如相同而启动主程序运行。运行原理如图 2、3 所示。8051 单片机38KHZ
7、 载波信号AND 门 信号放大红外线发射二极管发射红外线信号图 2 红外线发射器工作方块图红外线接收模块单片机8051 控制红外线信号接收7图 3 红外线接收工作方块图2）寻迹部分利用光的反射原理，当光线照射在白纸上，反射量比较大，反之，照在黑色物体上，由于黑色对光的吸收，反射回去的量比较少，这样就可以判断黑带轨道的走向。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，利用红外对管对黑线边界进行检测，再用LM324 对检测信号进行比较，取反，送单片机进行处理。 电路原理如图 4 所示图 4 寻迹原理图3）铁片检测部分8根据霍尔元件的检测金属的原理，我们自制了一种简易而又可靠的金属检测传感器对车
8、库内铁片进行检测，并同时停车计时。自制金属传感器的结构原理如图 5 所示.图 5 霍尔金属传感器结构原理图 4）单片机控制部分采用一般的单片机系统控制电路，主要由：电源电路、晶振电路、复位电路，及外部中断输入电路组成，电路结构简单，性能稳定，是单片机系统控制普遍采用的硬件电路。电路原理如图 5 所示。9图 6 单片机控制原理图5）电机驱动部分L298 双通道直流电机驱动芯片是非常棒的小型直流电机驱动芯片之一。它可以被用来驱动两个直流电机或是双极性步进电机。在 646V 的电压下，可以提供 2A 的额定电流，并且具有过热自动关断和电流反馈检测功能，安全可靠；为了保证 L298 正常工作，我们另外安装了续流二极管。利用单片机调整出 PWM 脉冲和高低电平对直流电机进行驱动和控制。电路原理图如图 7 所示
