D2-1型循迹小车的设计毕业论文

学校代码10126学号0145124334电工电子综合课程设计论文题目D2-1型巡线小车的设计院系内蒙古大学鄂尔多斯学院专业名称电子信息科学与技术年级2014级学生姓名王馨毓指导教师白晓磊2016年07月10日D2-1型巡线小车的设计摘要寻迹智能小车生动有趣具有结构简单、原理清晰、趣味性强等特点。还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，制作完成后的产品，能沿预定的轨道自动前进，生动、有趣，深受初学者喜爱。而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成循迹小车、救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。关键词：小车，智能，循迹，光敏电阻ThedesignofD2-1typepatrolcarAbstractAuthor：WangXinyuTutor：BaiXiaoleiTrackingsmartcarinterestingwithasimplestructure,theprincipleofclear,stronginterestandsoon.Alsoinvolvesmechanicalstructure,electronicbased,sensor,automaticcontrolandmicrocontrollerprogrammingandsoonmanydisciplineknowledge,throughhands-onpracticecangreatlyimprovetheabilitytosolvepracticalproblems,afterthecompletionoftheproductionofproducts,alongapredeterminedpathautomaticallyadvance,vivid,interesting,lovedbybeginners.Andsmartcaroragoodhardwareplatform,aslongastheincreaseinsomecontrolcircuitcancompletetrackingcar,firefightingrobot,robotsoccer,avoidobstaclerobot,remotecontrolcarsandothertopics.Keywords:car,intelligenttracking,photosensitiveresistance目录前言.............................................................11．设计目的.......................................................22.设计要求.......................................................33.主要器材.......................................................44.元器件介绍及其工作原理...........................................54.1套件概况.....................................................54.2主要原器件介绍................................................54.3工作原理.....................................................64.4电路图及系统框图..............................................65.元件识别.......................................................85.1主要元件功能.................................................85.1.1电阻识别..................................................85.1.2三极管...................................................85.1.3集成电路..................................................86.设计及组装过程..................................................106.1组装前准备..................................................106.2装配说明....................................................106.2.1电路装配.................................................106.2.2机械零部件装配............................................107.焊接及调试......................................................117.1焊接过程简介.................................................117.2初步调试....................................................117.3整车调试..........................................................................................................118.特色与创新......................................................139.课程设计体会....................................................14参考文献.........................................................15内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第1页前言智能的出现，为我们的生活和生产带来了很大的便利，同时也是以后的发展方向，智能就是可以在一个特定的环境中按照我们前面设定好的模式去自动的运作，它并不需要我们去人为的管理，就可以达到我们前面设定的第1页共19页第1页共19页目标，它的应用领域很广，如可以应用于工业控制、科学勘探、智能家居等领域。而智能循迹小车就是智能的一个简单的应用，智能循迹小车就是智能化玩具中的一种，由于这类智能玩具具有较好的交互性，可控性，能够按照人们设定的模式去自动运作也深受人们的喜欢。另外，智能循迹小车还可以应用于危险搜索、机器人等许多方面，尤其在机器人方面具有很好的发展前景。因此，智能化循迹小车的研究不仅具有很大的现实意义，还具有极为广阔的应用前景和市场价值。随着素质教育的越来越被重视，很多同学都把制作循迹小车作为首选课题，循迹小车生动有趣，还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，而且循迹小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。在白色的场地上有一条15毫米宽的黑色跑道，我们的循迹小车能沿着黑色跑道自动行驶，不管是跑道如何弯曲小车都能自动行驶。我们都知道知道，当光源射到白色物体和黑色物体上时的反光率是不同的，这里用红色的LED作为光源，光线通过地面反射到光敏电阻上，通过检测光敏电阻阻值变化，能判断小车是否行驶在白色区域上，如果检测到是黑色跑道，说明小车跑偏，这一侧的电机就会减速甚至停转这一侧的绿色的LED熄灭，驱动小车向相反方向行驶，这样小车就能始终沿着跑道行驶了。内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第2页1.设计目的（1）通过D2-1型循迹小车的电路图，对小车行安装，焊接和调试，了解类似电子产品的装配过程，掌握电子元器件的识别方法培养自己的实践技能。（2）了解常用电子器件的类别、型号、规格、性能及使用范围，能查阅有关的电子器件，能够正确的识别和选用常用的电子器件。（3）利用所给材料制作一台循迹小车，要求循迹小车能沿着黑色跑道自动行驶，不管是跑道如何弯曲小车都能自动行驶。（4）熟悉手工焊接的常用工具的使用及维修，熟练掌握手工电烙铁的焊接技术。（5）了解电子产品的焊接，调试与维修方法。内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第3页2．设计要求1.完成电路最小系统设计；2.完成外围应用电路（包括系统供电单元、运动控制单元、循迹检测单元）的设计和实现；3.完成软件对硬件检测和调试工作；4.查阅国内外的研究动态和发展前沿信息，阅读相关外文文献；内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第4页3．主要器材（1）D2-1型循迹小车套件一套。（2）电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30w。（3）螺丝刀、镊子等必备工具。（4）松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。(5)元器件清单表3.1循迹小车元器件清单内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第5页4.元器件介绍及其工作原理4.1套件概况：套件名称：D2-1型循迹小车套件型号：D2-1型工作电压：3v4.2主要元器件介绍1.光明电阻器件图4.1光敏电阻这就是光敏电阻，它能够检测外界光线的强弱，外界光线越强光敏电阻的阻值越小，外界光线越弱阻值越大，当红色LED光投射到白色区域和黑色跑道时因为反光率的不同，光敏电阻的阻值会发生明显区别，便于后续电路进行控制。2.LM393比较器集成电路LM393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。3.带减速齿轮的直流电机直流电机驱动小车的话必须要减速，否则转速过高的话小车跑得太快根本也来不及控制，而且未经减速的话转矩太小甚至跑不起来，带减速齿轮的直流电机集成了减速齿轮，适合循迹小车的使用。内蒙古大学鄂尔多斯学院电工电子综合课程设计论文第6页4.3工作原理：D2-1型循迹小车整机的工作原理图，电路由线路检测电路、电压比较电路、驱动电路和执行电路组成.LM393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。LM393随时比较着两路光敏电阻的大小来实现控制的。高亮度发光二极管发出的光线照射在跑道上，当照于白上时反射的光线较强，这时光敏电阻可以接收到较强的反射光，表现的电阻值较低，而当照射于黑色纸，反射光较弱，表现的电阻值较高，循迹小车就是根据这一原理作为轨道识别而工作的。工作前将小车中心导向轮放于轨道中心，两侧探测器位于两侧白处，当小车偏离跑道时，必有一侧探测器照到黑色跑道上，以LED1为例，此时R3阻值变大，这一变化使得IC1的2、5脚电压升高，当5脚电压高于6脚时，运放的7脚便输出高电平，VT2截止，M2停止工作，由于两侧轮子一只停转，小车便向轮子停转侧弯转，使得LED1、R3这对探测器离开黑跑道，光线又照回白纸处，此时M2又工作，当另一侧探测器照到黑跑道时，原理与前述类似，小车在整个前进过程中就是在不断重复上述动作，不断修正轨迹，从而