测控电路
课程设计
题目名称： 智循迹车
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
成绩：
评语：
指导老师签名：
日期：
测控电路
课 程 设 计
课程设计名称： 智循迹车
专 业 班 级 ：
学 生 姓 名 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
课程设计点：
课程设计时间：
组 员：
目录
引言 4
设计目 5
二设计务求 5
三整体方案设计 6
31 车体设计 6
32 单片机控制模块设计 6
33 循迹模块设计 6
34 驱动模块设计 7
35 电源模块设计 7
四整体电路分析 8
41 循迹车硬件框图 8
42 单片机部分 8
43 红外传感器循迹模块 10
44 稳压电机驱动模块 12
五系统运行流程图 14
六单片机部程序 15
七设计总结 19
参考文献 20
引言
着汽车工业迅速发展电子信息产业融合速度显著提高汽车开始电子化媒体化智化方发展仅作种代步工具时具交通娱乐办公通讯等种功关汽车研究尤智汽车研究越越受关注全国电子赛省电子赛次智车方面题目全国高校重视该题目研究见研究意义
智车作现代新发明发展方预先设定程序动运作需理应科学勘探等等途智车够实时显示时间速度里程具动寻迹寻光避障功程控行驶速度准确定位停车远程传输图等功
设计样背景提出适应机电体化发展汽车智化方发展求提出简易基51单片机智循迹车构想目：通独立设计制作辆具简单智化简易车获项目整体设计力掌握通道样化传感器综合控制方法设计智电动车应该够具动寻迹设定路线行驶等功
关键词：机电体化 51单片机 智车
设计目
通实际动手操作实践锻炼动手力更掌握测控电路书面学知识测控电路测控技术仪器教学环节中十分重步通测控电路课程设计利学基础知识学单片机原理接口技术传感器原理应课程里面知识相结合电路设计程序设计原理分析电路元器件选择等方面掌握相关电路设计调试技术培养综合运学知识进行工程设计实际动手力学致
二设计务求
务：设计设定路线动循迹行驶基51单片机智车
求：通51单片机部设定程序控制车外部传感器进行扫描外界获取设定路线相关信息控制车设定路线进行行驶达循迹行驶功
三整体方案设计
31 车体设计
循迹智车说外部车体需余功够实现面范围移动者设定路线行驶选择般玩具车作智车车体
32 单片机控制模块设计
设计中单片机控制模块完成工作外部传感器送进信号进行分析做出相应动作达循迹行驶功单片机处理程序复杂选51单片机作整车控制模块
89C51单片机芯片强位操作功应付项工作绰绰余
33 循迹模块设计
方案()：通光敏电阻检测外围跑道光敏电阻够检测外界光线强弱外界光线越强光敏电阻阻值越外界光线越弱阻值越红色LED光投射白色区域黑色跑道时反光率光敏电阻阻值会发生明显区便续电路进行控制
方案（二）：通红外传感器检测外围跑道利红外线颜色物体表面具反射率特点设计循迹电路车行驶程中断面发射红外光红外光遇白色面时发生漫反射反射光装车接收接收产生控制信号果遇黑线红外光吸收车接收接收信号时控制信号
方案选择：方案（）实际程中理想受车行驶程中稳定性影响容易产生错误测量信号车偏离设定路线易受路面介质光线影响方案（二）相方案（）显更加安装位置适情况效识设定路线循迹模块选择红外传感器检测外围跑道
34 驱动模块设计
循迹车驱动模块选择恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N L298SGS公司产品较常见15脚Multiwatt封装L298N部样包含4通道逻辑驱动电路方便驱动两直流电机两相步进电机L298N芯片驱动两二相电机驱动四相电机输出电压高达50V直接通电源调节输出电压直接单片机IO口提供信号电路简单较方便
L298N接受标准TTL逻辑电信号VSSVSS接4．5～7 V电压4脚VS接电源电压VS电压范围VIH＋2．5～46 V输出电流达2．5A驱动电感性负载1脚15脚发射极分单独引出便接入电流采样电阻形成电流传感信号L298驱动2电动机OUT1OUT2OUT3OUT4间分接电动机
35 电源模块设计
6节充电镍氢电池（电压12V）串联成72V电池组直接电机驱动模块供电采L7805稳压元件72V电压降压5V控制模块循迹模块供电
四整体电路分析
41 循迹车硬件框图
该循迹车硬件组成部分外部车体部单片机控制电路红外循迹传感器模块处理电路驱动电机模块电源模块等相关部分组成系统框图图41示
图41 循迹车系统框图
42 单片机部分
设计中智循迹车采AT89C51单片机AT89C51种带4K字节FLASH存储器低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机AT89C2051种带2K字节闪存编程擦读存储器单片机单片机擦读存储器反复擦1000次该器件采ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造工业标准MCS51指令集输出脚相兼容功8位CPU闪速存储器组合单芯片中ATMELAT89C51种高效微控制器AT89C2051种精简版AT89C51单片机嵌入式控制系统提供种灵活性高价廉方案单片机系统原理图图42示
图42 单片机系统
43 红外传感器循迹模块
体式分离式检测原理相黑色吸光红外发射射黑色物体时反射回光较少接收接收红外光较少表现电阻通外接电路读出检测状态理射白色表面时发射红外线较表现接收电阻较时通外接电路读出外种状态电高低描述面两种现象会出现高低电分会出现谓01两种状态时送单片机IO口单片机判断黑白路面进完成相应功循迹避障等
面介绍红外光电检测黑线基原理光红外发射接收行必须加外部电路实现功里LM339LM339部集成四路较器集成电路部四较电路完全相里仅路较电路进行举例图4示单路较器组成红外检测电路图较器两输入端输出端两输入端称输入端+号表示称反相输入端－表示作较两电路时意输入端加固定电压作参考电压（门限电压）端直接接需较信号电压+端电压高－端电压时输出正电源电压－端电压高+端电压时输出负电源电压（注意处说正电源电压负电源电压指接较正负极电压）原理图图43示
图43 红外传感器原理图
44 稳压电机驱动模块
采功率三极作功率放器输出控制直流电机线性型驱动电路结构原理简单加速力强采达林顿组成 H型桥式电路单片机控制达林顿工作占空调开关状态精确调整电动机转速种电路工作子饱截止模式效率非常高H型桥式电路保证简单实现转速方控制电子开关速度快稳定性极强种广泛采 PWM调速技术设计中选L298N
种调速方式调速特性优良调整滑调速范围广载力承受频繁负载击实现频繁级快速启动制动反转等优点决定采功率三极作功率放器输出控制直流电机
图441 H桥式电路
图442 电机驱动模块原理图
五系统运行流程图
循迹车开始运行时外部传感器开始扫描外围跑道扫描相关信息转换相应电信号送入单片机中单片机根设定程序送信息进行判断操车轮做出相应动作实现循迹功流程图图51示
否检测黑线？
开始
左转
右转
前进
左右？
否
右
左
结束
图51 整体流程图
六单片机部程序
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit qz0P1^4 前轮左电机控制口（端）
sbit qz1P1^0 电机控制1
sbit qz2P1^1 电机控制2
sbit qy0P1^5 前轮右电机控制口（端）
sbit qy1P1^2 电机控制1
sbit qy2P1^3 电机控制2
sbit hz0P2^4 轮左电机控制口（端）
sbit hz1P2^0 电机控制1
sbit hz2P2^1 电机控制2
sbit hy0P2^5 轮右电机控制口（端）
sbit hy1P2^2 电机控制1
sbit hy2P2^3 电机控制2
sbit hw1P3^0红外传感1
sbit hw2P3^1红外传感2
sbit hw3P3^2红外传感3
sbit hw4P3^3红外传感4
uchar s
******前轮电机控制函数******
void go_qz()前左电机前进
{
qz01
qz11
qz20
}
void back_qz()前左电机退
{
qz01
qz10
qz21
}
void go_qy()前右电机前进
{
qy01
qy11
qy20
}
void back_qy()前右电机退
{
qy01
qy10
qy21
}
******前轮电机控制函数******
void go_hz()左电机前进
{
hz01
hz11
hz20
}
void back_hz()左电机退
{
hz01
hz10
hz21
}
void go_hy()右电机前进
{
hy01
hy11
hy20
}
void back_hy()右电机退
{
hy01
hy10
hy21
}
******循迹车运动函数***
void advance()前进
{
go_qz()
go_qy()
go_hz()
go_hy()
}
void left_turn()左转
{
back_qz() 左侧轮子退
back_hz()
go_qy() 右轮子前进
go_hy()
}
void right_turn()右转
{
go_qz() 左侧轮子前进
go_hz()
back_qy() 右轮子退
back_hy()
}
******延时函数******
void delayms(uint xms)
{
uint ij
for(ixmsi>0i)
for(j110j>0j)
}
******循迹车红外检测函数******
void hw_scan()红外检测
{
if(hw21&&hw31)直线
s1
if(hw21&&hw30)偏左
s2
if(hw20&&hw31)偏右
s3
if(hw20&&hw30)压线
s4
}
******循迹车函数******
void main()函数
{
hw_scan()
if(s1)直线
{
advance()前进
delayms(5)
}
if(s2)偏左
{
right_turn()右转
delayms(5)
}
if(s3)偏右
{
left_turn()左转
delayms(5)
}
if(s4)
{
left_turn()左转
delayms(5)
right_turn()右转
delayms(10)
}
}
七设计总结
历期两周测控电路课程设计收获少东西设计程中深刻体会理实践差距测控电路里面少容牵扯模拟电子技术相关知识知识然早已学真正时候感觉没学没什两样书理动手实践间差距
作名理工科学生仅仅学课知识完成考试远远够需熟练动手力够书学知识运实际生活中作名理工科学生基力然恰恰现缺乏力
通次课程设计次温前学相关电路知识少收获然远远够应该常学程中注重实际应仅仅停留书面考研业说熟练实际操作力十分重应该予关注重视
参考文献
[1]测控电路张国雄 机械工业出版社2004
[2]模拟电子技术基础华成英 高等教育出版社2007
[3] 51单片机C语言教程 郭天祥电子工业出版社2009
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测控电路
课程设计
题目名称： 智循迹车
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
成绩：
评语：
指导老师签名：
日期：
测控电路
课 程 设 计
课程设计名称： 智循迹车
专 业 班 级 ：
学 生 姓 名 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
课程设计点：
课程设计时间：
组 员：
目录
引言 4
设计目 5
二设计务求 5
三整体方案设计 6
31 车体设计 6
32 单片机控制模块设计 6
33 循迹模块设计 6
34 驱动模块设计 7
35 电源模块设计 7
四整体电路分析 8
41 循迹车硬件框图 8
42 单片机部分 8
43 红外传感器循迹模块 10
44 稳压电机驱动模块 12
五系统运行流程图 14
六单片机部程序 15
七设计总结 19
参考文献 20
引言
着汽车工业迅速发展电子信息产业融合速度显著提高汽车开始电子化媒体化智化方发展仅作种代步工具时具交通娱乐办公通讯等种功关汽车研究尤智汽车研究越越受关注全国电子赛省电子赛次智车方面题目全国高校重视该题目研究见研究意义
智车作现代新发明发展方预先设定程序动运作需理应科学勘探等等途智车够实时显示时间速度里程具动寻迹寻光避障功程控行驶速度准确定位停车远程传输图等功
设计样背景提出适应机电体化发展汽车智化方发展求提出简易基51单片机智循迹车构想目：通独立设计制作辆具简单智化简易车获项目整体设计力掌握通道样化传感器综合控制方法设计智电动车应该够具动寻迹设定路线行驶等功
关键词：机电体化 51单片机 智车
设计目
通实际动手操作实践锻炼动手力更掌握测控电路书面学知识测控电路测控技术仪器教学环节中十分重步通测控电路课程设计利学基础知识学单片机原理接口技术传感器原理应课程里面知识相结合电路设计程序设计原理分析电路元器件选择等方面掌握相关电路设计调试技术培养综合运学知识进行工程设计实际动手力学致
二设计务求
务：设计设定路线动循迹行驶基51单片机智车
求：通51单片机部设定程序控制车外部传感器进行扫描外界获取设定路线相关信息控制车设定路线进行行驶达循迹行驶功
三整体方案设计
31 车体设计
循迹智车说外部车体需余功够实现面范围移动者设定路线行驶选择般玩具车作智车车体
32 单片机控制模块设计
设计中单片机控制模块完成工作外部传感器送进信号进行分析做出相应动作达循迹行驶功单片机处理程序复杂选51单片机作整车控制模块
89C51单片机芯片强位操作功应付项工作绰绰余
33 循迹模块设计
方案()：通光敏电阻检测外围跑道光敏电阻够检测外界光线强弱外界光线越强光敏电阻阻值越外界光线越弱阻值越红色LED光投射白色区域黑色跑道时反光率光敏电阻阻值会发生明显区便续电路进行控制
方案（二）：通红外传感器检测外围跑道利红外线颜色物体表面具反射率特点设计循迹电路车行驶程中断面发射红外光红外光遇白色面时发生漫反射反射光装车接收接收产生控制信号果遇黑线红外光吸收车接收接收信号时控制信号
方案选择：方案（）实际程中理想受车行驶程中稳定性影响容易产生错误测量信号车偏离设定路线易受路面介质光线影响方案（二）相方案（）显更加安装位置适情况效识设定路线循迹模块选择红外传感器检测外围跑道
34 驱动模块设计
循迹车驱动模块选择恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N L298SGS公司产品较常见15脚Multiwatt封装L298N部样包含4通道逻辑驱动电路方便驱动两直流电机两相步进电机L298N芯片驱动两二相电机驱动四相电机输出电压高达50V直接通电源调节输出电压直接单片机IO口提供信号电路简单较方便
L298N接受标准TTL逻辑电信号VSSVSS接4．5～7 V电压4脚VS接电源电压VS电压范围VIH＋2．5～46 V输出电流达2．5A驱动电感性负载1脚15脚发射极分单独引出便接入电流采样电阻形成电流传感信号L298驱动2电动机OUT1OUT2OUT3OUT4间分接电动机
35 电源模块设计
6节充电镍氢电池（电压12V）串联成72V电池组直接电机驱动模块供电采L7805稳压元件72V电压降压5V控制模块循迹模块供电
四整体电路分析
41 循迹车硬件框图
该循迹车硬件组成部分外部车体部单片机控制电路红外循迹传感器模块处理电路驱动电机模块电源模块等相关部分组成系统框图图41示
图41 循迹车系统框图
42 单片机部分
设计中智循迹车采AT89C51单片机AT89C51种带4K字节FLASH存储器低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机AT89C2051种带2K字节闪存编程擦读存储器单片机单片机擦读存储器反复擦1000次该器件采ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造工业标准MCS51指令集输出脚相兼容功8位CPU闪速存储器组合单芯片中ATMELAT89C51种高效微控制器AT89C2051种精简版AT89C51单片机嵌入式控制系统提供种灵活性高价廉方案单片机系统原理图图42示
图42 单片机系统
43 红外传感器循迹模块
体式分离式检测原理相黑色吸光红外发射射黑色物体时反射回光较少接收接收红外光较少表现电阻通外接电路读出检测状态理射白色表面时发射红外线较表现接收电阻较时通外接电路读出外种状态电高低描述面两种现象会出现高低电分会出现谓01两种状态时送单片机IO口单片机判断黑白路面进完成相应功循迹避障等
面介绍红外光电检测黑线基原理光红外发射接收行必须加外部电路实现功里LM339LM339部集成四路较器集成电路部四较电路完全相里仅路较电路进行举例图4示单路较器组成红外检测电路图较器两输入端输出端两输入端称输入端+号表示称反相输入端－表示作较两电路时意输入端加固定电压作参考电压（门限电压）端直接接需较信号电压+端电压高－端电压时输出正电源电压－端电压高+端电压时输出负电源电压（注意处说正电源电压负电源电压指接较正负极电压）原理图图43示
图43 红外传感器原理图
44 稳压电机驱动模块
采功率三极作功率放器输出控制直流电机线性型驱动电路结构原理简单加速力强采达林顿组成 H型桥式电路单片机控制达林顿工作占空调开关状态精确调整电动机转速种电路工作子饱截止模式效率非常高H型桥式电路保证简单实现转速方控制电子开关速度快稳定性极强种广泛采 PWM调速技术设计中选L298N
种调速方式调速特性优良调整滑调速范围广载力承受频繁负载击实现频繁级快速启动制动反转等优点决定采功率三极作功率放器输出控制直流电机
图441 H桥式电路
图442 电机驱动模块原理图
五系统运行流程图
循迹车开始运行时外部传感器开始扫描外围跑道扫描相关信息转换相应电信号送入单片机中单片机根设定程序送信息进行判断操车轮做出相应动作实现循迹功流程图图51示
否检测黑线？
开始
左转
右转
前进
左右？
否
右
左
结束
图51 整体流程图
六单片机部程序
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit qz0P1^4 前轮左电机控制口（端）
sbit qz1P1^0 电机控制1
sbit qz2P1^1 电机控制2
sbit qy0P1^5 前轮右电机控制口（端）
sbit qy1P1^2 电机控制1
sbit qy2P1^3 电机控制2
sbit hz0P2^4 轮左电机控制口（端）
sbit hz1P2^0 电机控制1
sbit hz2P2^1 电机控制2
sbit hy0P2^5 轮右电机控制口（端）
sbit hy1P2^2 电机控制1
sbit hy2P2^3 电机控制2
sbit hw1P3^0红外传感1
sbit hw2P3^1红外传感2
sbit hw3P3^2红外传感3
sbit hw4P3^3红外传感4
uchar s
******前轮电机控制函数******
void go_qz()前左电机前进
{
qz01
qz11
qz20
}
void back_qz()前左电机退
{
qz01
qz10
qz21
}
void go_qy()前右电机前进
{
qy01
qy11
qy20
}
void back_qy()前右电机退
{
qy01
qy10
qy21
}
******前轮电机控制函数******
void go_hz()左电机前进
{
hz01
hz11
hz20
}
void back_hz()左电机退
{
hz01
hz10
hz21
}
void go_hy()右电机前进
{
hy01
hy11
hy20
}
void back_hy()右电机退
{
hy01
hy10
hy21
}
******循迹车运动函数***
void advance()前进
{
go_qz()
go_qy()
go_hz()
go_hy()
}
void left_turn()左转
{
back_qz() 左侧轮子退
back_hz()
go_qy() 右轮子前进
go_hy()
}
void right_turn()右转
{
go_qz() 左侧轮子前进
go_hz()
back_qy() 右轮子退
back_hy()
}
******延时函数******
void delayms(uint xms)
{
uint ij
for(ixmsi>0i)
for(j110j>0j)
}
******循迹车红外检测函数******
void hw_scan()红外检测
{
if(hw21&&hw31)直线
s1
if(hw21&&hw30)偏左
s2
if(hw20&&hw31)偏右
s3
if(hw20&&hw30)压线
s4
}
******循迹车函数******
void main()函数
{
hw_scan()
if(s1)直线
{
advance()前进
delayms(5)
}
if(s2)偏左
{
right_turn()右转
delayms(5)
}
if(s3)偏右
{
left_turn()左转
delayms(5)
}
if(s4)
{
left_turn()左转
delayms(5)
right_turn()右转
delayms(10)
}
}
七设计总结
历期两周测控电路课程设计收获少东西设计程中深刻体会理实践差距测控电路里面少容牵扯模拟电子技术相关知识知识然早已学真正时候感觉没学没什两样书理动手实践间差距
作名理工科学生仅仅学课知识完成考试远远够需熟练动手力够书学知识运实际生活中作名理工科学生基力然恰恰现缺乏力
通次课程设计次温前学相关电路知识少收获然远远够应该常学程中注重实际应仅仅停留书面考研业说熟练实际操作力十分重应该予关注重视
参考文献
[1]测控电路张国雄 机械工业出版社2004
[2]模拟电子技术基础华成英 高等教育出版社2007
[3] 51单片机C语言教程 郭天祥电子工业出版社2009
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