自动循迹小车——硬件设计

 

系统总设计电路图

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

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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：