统硬件设计主控模块的电路设计红外避障模块的电路设计双电压比较器集成电路红外对管工作原理红外避障电路图及工作原理红外循迹电路的设计小车系统软件设计主程序设计循迹程序设计小车调试小结附录设计程序清单及硬件图小车系统整体设计系统的总体方案设计该系统以单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，利用红外遥控器代替开关按键控制小的启动和停止，能够轻松自如的实现小车的启动停止左转右转和前进后退等功能，假如我们希望小车运行到黑线上来检测是否有循迹功能，就可以用遥控器控制小车行驶到有黑线的地方，当小车遇到有黑线时，会自动启动循迹功能模块，让小车沿黑线跑，遇到障碍物时会后退并选择其他路线躲避障碍物。每个模块都是相互又相互协调配合，实现了小车的智能控制。系统控制框图如图所示红外遥控模块红外接收模块电机驱动模块迹模块显示模块图系统控制框图红外避障模块主控系统我们采用单片机作为整个系统的核心，通过其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这点上，单片机就显现出来它的优势控制简单方便快捷。这样来，单片机就可以充分发挥其资源丰富有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能价格低廉等优点。所以，我们选定了单片机作为本设计的主控装置。电机驱动模块采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，因此选用。这种调速方式有调速特性优良调整平滑调速范围广过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动制动和反转等优点。循迹模块采用两只红外对管，分别置于小车车身左右两侧，根据两只对管接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向。小车系统硬件设计主控模块的电路设计红外避障模块的电路设计双电压比较器集成电路图是高增益，宽频带器件，像大多数比较器样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量滞回能导致快速转换，使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入集成电路板，缩写并在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。图特点工作温度范围高度关注物质器件标号工作电源电压范围宽，单电源双电源均可工作，单电源，双电源消耗电流小输入失调电压小，共模输入电压范围宽输出与，等兼容输出可以用开路集电极连接或门表面安装器件表面安装功能输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受端电压值的限制，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制当达到极限电流时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约的限制。当负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压约允许输出箝位在零电平。红外对管工作原理图图上图中，红外光电管有两种，种是无色透明的，此为发射管，它通电后能够产生人眼不可见红外光，另部分为黑色的接收部分，它内部的电阻会随着接收到红外光的多少而变化。无论是体式还是分离式，其检测原理都相同，由于黑色吸光，当红外发射管照射在黑色物体上时反射回来的光就较少，接收管接收到的红外光就较少，表现为电阻大，通过外接电路就可以读出检测的状态同理，当照射在白色表面时发射的红外线就比较多，表现为接收管的电阻较小，此时通过外接电路就可以读出另外种状态，如用电平的高低来描述上面两种现象就会出现高低电平之分，也就是会出现所谓的和两种状态，此时再将此送到单片机的口，单片机就可以判断是黑白路面，进而完成相应的功能，如循迹避障等。红外避障电路图及工作原理图图特点该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有对红外线发射与接收管，发射管发射出定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物反射面时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，停止段时间并后退，有效距离范围，工作电压为。该传感器的探测距离可以通过电位器调节具有干扰小便于装配使用方便等特点。程序流程图上电运行后，放到没有障碍物的空地上，小车直走。当前方没有障碍物的的时候车就直直走。如果前方遇到障碍物，则小车做左转运动。直至前方没有障碍物，这时小车恢复直走。如果前方有障碍物的时候，左边同时也有障碍物，则小车右转。直至左边没有障碍物或者前方没有障碍物。这时小车恢复左转，或者直走。如果前面没有障碍物，则先执行直走。如果前方，左方，右方均有障碍物，则小车后退，直至前方，左方，右方任方向没有障碍，则此时小车开始以前方，左方，右方的优先级开始执行转向。也就是说如果前方没有障碍物，即使其他任意方向都有障碍则小车依然直走，如果前方有障碍，左边没有则右转，前方左方都有障碍，则小车右转。否则小车后退。当模块检测到前方障碍物信号时，前方侧位红色指示灯点亮电平，同时端口持续输出低电平信号，该模块检测距离。传感器主动红外线反射探测，因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小，白色最大小面积物体距离小，大面积距离大。传感器模块输出端口可直接与单片机口连接即可，也可以直接驱动个继电器连接方式比较器采用，工作稳定可采用直流电源对模块进行供电。红外循迹电路的设计图图图原理与避障基本致，为内部集成了四路比较器的集成电路。因为内部的四个比较电路完全相同，这里仅以路比较电路进行举例。如图所示为单路比较器组成的红外检测电路图，比较器有两个输入端和个输出端，两个输入端个称为同输入端，用号表示，另个称为反相输入端，用表示。用作比较两个电路时，任意个输入端加个固定电压作参考电压也叫门限电压，另端则直接接需要比较的信号电压。当端电压高于端电压时，输出正电源电压，当端电压高于端电压时，输出负电源电压注意，此处所说的正电源电压和负电源电压是指接比较正负极的电压。小车系统软件设计主程序避障系统主程序包含单片机相关的头文件定义前方左侧指示灯端口定义前方右侧指示灯端口定义前方左侧红外探头端口定义前方右侧红外探头端口定义前方正前方红外探头端口定义左侧电机驱动端定义左侧电机驱动端定义右侧电机驱动端定义右侧电机驱动端定义语音识识别传感器端口定义蜂鸣器端口将电机端初始化为将电机端初始化为将电机端初始化为延时，的最小延时单延时延时，同时进行补偿定义电机控制子程序判断用户设定电机形式前进判断用户是否选择形式后退判断用户是否选择形式电机反转左转判断用户是否选择形式电机正转右转判断用户是否选择形式电机正转电机反转停止判断用户是否选择形式退出当前选择主程序入口定义小车运行标志位初始化显示状态初始化小车运行状态程序主循环前方左侧指示灯指示出前方左侧红外探头状态前方右侧指示灯指示出前方右侧红外探头状态如果前面避障传感器检测到障碍物停止停止防止电机反相电压冲击导致系统复位后退后退右侧没有信号时，开始向左转定的角度循迹程序包含单片机相关的头文件定义前方左侧指示灯端口定义前方右侧指示灯端口定义前方左侧红外探头端口定义前方右侧红外探头端口定义前方正前方红外探头端口定义左侧电机驱动端定义左侧电机驱动端定义右侧电机驱动端定义右侧电机驱动端定义语音识识别传感器端口定义蜂鸣器端口将电机端初始化为将电机端初始化为将电机端初始化为延时，的最小延时单延时延时，同时进行补偿定义电机控制子程序判断用户设定电机形式前进判断用户是否选择形式后退判断用户是否选择形式电机反转左转判断用户是否选择形式电机正转右转判断用户是否选择形式电机正转电机反转停止判断用户是否选择形式退出当前选择主程序入口定义小车运行标志位初始化显示状态初始化小车运行状态程序主循环前方左侧指示灯指示出前方左侧红外探头状态前方右侧指示灯指示出前方右侧红外探头状态三个红外检测到黑线，就前进左侧没有信号时，开始向右转定的角度右侧没有信号时，开始向左转定的角度右侧没有信号时，开始向左转定的角度循迹程序循迹子程序前方左侧指示灯指示出前方左侧红外探头状态前方右侧指示灯指示出前方右侧红外探头状态三个红外检测到黑线，就前进左侧没有信号时，开始向右转定的角度右侧没有信号时，开始向左转定的角度右侧没有信号时，开始向左转定的角度主程序入口定义小车运行标志位对闪灯数据进行初始化同意开启外部中断设定外部中断为低边缘触发类型总中断开启初始化小车运行状态程序主循环,小车调试对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。电机控制此模块调试实现的功能是结合软件共同实现，当连接单片机与电机控制芯片的加上定的电平可以实现电机左右转向，前后转向以及停止等功能，同时通过程序延时降低电机转速。无线遥控此功能实现四个按键控制四路方向，按下，小车向前行驶，对应向后，对应向左，则实现向右行驶功能。红外对管寻迹寻迹对管有两个组成，所以分别调试其两路有效信号。当两对管都放置黑线之外的白色地板上时，单片机对应口收到的电平都为低，输入电压为左右，当左边的红外线管进入黑线范围，对应电平变高，为左右，同时指示等红灯亮，说明要控制小车右转当在右边时同左边情况对应，需控制左转。红外线避障此模块的检测与红外线寻迹模块基本致，相当于路寻