循迹、避障、寻光小车实验报告(2)

四、 主要功能电路设计

1、小车循迹模块

我们采用红外对管是ST188为了提高可以提高红外二极管的发射功率，它与电源之间应串联一个小电阻。晶体三极管导通时集电结和发射结之间有一定的直流电阻，为了使三极管导通时，输出的电压尽量的小，应选择尽量大的集电极电阻。输出的电压再经过LM311比较器，

当红外对管检测到黑线时，黑线将 图（2）st188电路图

红外线的大部分吸收，红外二极管不导通，光敏三极管处于截止状态，输出口输出一个较高电压。当红外对管检测到白纸时，光敏三极管将导通，输出口将输出一个较低的电压。

2、小车检测铁片模块

接近开关属于集成金属检测元件。它的外部引出了蓝、黑、棕三个颜色的线。其外部电路如图（3）所示。当检测到金属时，输出端输出低电平。将输出接到430的外部中断口,当检测到铁片时将产生中断，从而可实现对铁片的探测和计数。

图（3） 接近开关电路图 3、小车测距模块

本系统采用霍尔传感器测距，在车轮和车轴上分别安装八个磁铁和一片霍尔片，八个磁片对称放置，通过计量输出脉冲数来测量行程。如图（4）所示，由于霍尔开关的霍尔效应当其接近磁片时输出低电平，在其没有检测到金属时输出高电平。由于小车的钱轮是导向轮，转弯的时候会检测不到，所以我们在安装霍尔传感器时将其装在后轮。

图（4） 霍尔传感器电路图 4、小车避障模块

我们采用的是用红外检测障碍物避障，在车头的最右边和车的右侧面分别装一个红外装置1和红外装置2（如图（2）），遇到障碍物时有电平变化。由于小车转弯不够灵活，当车前面的红外检测到有障碍物的时候，小车后退一段距离，再向左前进，然后向右转一角度，摆正车身，使小车向左移动一个车身，移动的距离不能太大，不能太小，太大会碰到障碍物2，并且不能触发右边的红外进行中断，太小的话，消耗的时间太多。当小车避过第一个障碍物，侧面的红外会检测到有障碍物，于是就开启寻光。由于钨丝灯发出的光线中含有红外光，对红外模块1影响太大了，所以我们采用了集成红外模块取代红外模块1，而钨丝灯对红外模块2没有多大的影响，所以红外模块2用分立元件。 5、小车寻光模块

利用MSP430内部自带的十二位的AD，转换光敏三极管上的分压，经过比较即可判断该方向上光强的大小。由于内部AD参考电压为2.5V，所以利用两个相

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同的电阻串联分压得到2.5V，再用光敏三极管和一定值电阻分压。光敏三极管阻值较大，所以用作产生2.5V基准的电阻应当较小。如图（6）所示，三极管2和3所分得得电压进行比较，三极 管1和4所分得得电压进行比较，从而来调整角度。小车主要是靠2和3进行控制 方向，当车身角度过大的时候靠1和4控制方向。当2和3的数值都达到最大的时候就停止运动，从而精确入库。

图（6）

图（5）

6、直流电机驱动模块

利用MSP430的I/O口产生PWM控制信号，由于430的输出电流有限，不能驱动直流电机，所以需要对PWM控制信号进行功率放大。采用电机驱动专用芯片L298。430的四个控制口与L298四个输入口相连，L298的四个输出口分别控制小车的前轮电机和后轮电机，从而控制前进、后退、左转、右转、停止。

图（7）

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五、系统软件的设计

开始小车初始化寻 迹金属检测否是否到达C点是停5s，发声光信息避 障开启寻光入库LCD显示

结 束 图（8）程序流程图

六、测试量数据与分析 1、测量数据

测量序号 金属片与1

起点距（cm）

1 45.0 133.0

2 46.6 134.6

3 46.6 134.6

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声光显示 成功 成功 成功 循迹 成功 成功 成功 避障 成功 成功 成功 寻光 成功 成功 成功 时间显示 46s 52s 35s 表（1）测试结果 2、数据分析

本小车系统不是很稳定，原因主要是小车转弯不灵敏，循迹速度不能过快，还有钨丝灯发出的光线会对红外检测有一定的影响，使得小车蔽障时间较长，入库时有可能冲出黑线，这是需要改进的地方。

参考文献

[1] 黄根春 《全国大学生电子设计竞赛教程》 电子工业出版社 [2] 谢自美 《电子线路设计·实验·测试》 华中科技大学出版社

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