循跡小車制作詳解

循跡小車制作詳解車體設(shè)計方案1：購買玩具電動車。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動電路。但是一般的說來，玩具電動車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次，這種電動車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí)現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn)90度甚至180度的彎角。再次，玩具電動車的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。而且這種電動車一般都價格不菲。因此我們放棄了此方案。方案2：自己制作電動車。經(jīng)過反復(fù)考慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動，后萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，車體尾部裝一個萬向輪。這樣，當(dāng)兩個直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實(shí)現(xiàn)電動車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機(jī)同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過低而使左右兩驅(qū)動輪驅(qū)動力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。對于車架材料的選擇，我們經(jīng)過比較選擇了有機(jī)玻璃。用有機(jī)玻璃做的車架比塑料車架更加牢固，比鐵制小車更輕便，美觀。綜上考慮，我們選擇了方案2。小車底盤如圖1所示：

輪子方案：在選定電機(jī)后，我們買了一個萬向輪，萬向輪的高度減去電機(jī)的半徑就是驅(qū)動輪的半徑。輪子是在工程訓(xùn)練中心用尼龍棒在車床上作出來的，當(dāng)時我們還戲稱我們的小車是“機(jī)電一體化”的產(chǎn)品。輪子的截面圖：萬向輪：當(dāng)小車前進(jìn)時，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過低而使左右兩驅(qū)動輪驅(qū)動力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。并且可以輕松實(shí)現(xiàn)90度甚至180度原地轉(zhuǎn)彎。電壓比較器電路（光電對管檢測電路）：可調(diào)電阻R3可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測與調(diào)理電路。電源電路：由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案1：采用10節(jié)1.5V干電池供電，電壓達(dá)到15V,經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。方案2：采用3節(jié)4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V給直流電機(jī)供電，經(jīng)過7812的電壓變換后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因此，這種方案比較可行。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預(yù)算，因此，我們放棄了這種方案。方案3：采用12V蓄電池為直流電機(jī)供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但由于我們的車體設(shè)計時留出了足夠的空間，并且蓄電池的價格比較低。穩(wěn)壓模塊：方案1：采用兩片7812將電壓穩(wěn)壓至12V后給直流電機(jī)供電，然后采用一片7809將電壓穩(wěn)定至9V,最后經(jīng)7805將電壓穩(wěn)至5V,給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電，但7809和7805壓降過大，使7809和7805消耗的功率過大，導(dǎo)致7809和7805發(fā)熱量過大，因此，我們放棄了這種方案。方案2：采用兩片7812將電壓穩(wěn)壓至12V后給直流電機(jī)供電，然后采用2576將電壓穩(wěn)至5V。2576的輸出電流最大可至3A,完全滿足系統(tǒng)要求。綜上考慮，我們選擇了方案2。循跡傳感器模塊方案1：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。方案2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠穩(wěn)定，且容易受外界光線的影響，因此我們放棄了這個方案。方案3：用RPR220型光電對管。RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。RPR220采用DIP4封裝，其具有如下特點(diǎn)：塑料透鏡可以提高靈敏度。內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。金屬探測器是直接從淘寶上買的。只有3根線+5V、GND、信號。比較簡單，大家只要在淘寶上搜就可以找到成品模塊。也沒什么資料，給大家說一下在淘寶上可以買到就行了，店主會提供全套資料。步進(jìn)電機(jī)資料#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

uinttimevoidtimer1(void)interrupt1using1{//定時器0中斷，定時1ms//

TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%256;time++;}voiddelay(uintn){//一般延時while(--n);}voiddelay(uintdtime){//延時TR0=1;while(time<=dtime);time=0;TR0=0;}voidmoto(bitcf,ucharn,uintdtime){//電機(jī)驅(qū)動子程序ucharidatazhpai[4]={0x78,0xb8,0xd8,0xe8};ucharidatafpai[4]={0xe8,0xd8,0xb8,0x78};uchari,l=0;if(cf==0)//正轉(zhuǎn)，A-B-C-A

for(i=0;i<n;i++){P1=zhpai[l];//P1.7~1.4為輸出口,分別為A、B、C、D

l++;delay(dtime);if(l==4)l=0;}else{//反轉(zhuǎn)，C-B-A-Cfor(i=0;i<n;i++){P1=fpai[l];l++;delay(dtime);if(l==4)l=0;}}}voidmain(){TMOD=0x0