项目五：智能小车的设计课件

单片机小系统设计与应用项目五：智能小车的设计柳州职业技术学院LiuzhouVocational&TechnicalCollage1-单片机小系统设计与应用项目五：智能小车的设计柳州职业技术学院项目内容一、智能小车的设计任务书二、智能小车硬件系统方框图三、智能小车硬件电路方案认证与选择五、调试过程分析四、智能小车软件系统程序设计2-项目内容一、智能小车的设计任务书二、智能小车硬件系统方框图三一、智能小车的设计任务书（一）项目设计任务（二）项目设计要求（三）项目完成要求（四）项目评分标准3-一、智能小车的设计任务书（一）项目设计任务（二）项目设计要求1.使小车能沿着黑线行走。2.能用声音控制小车启动。3.遇到障碍物时能左转或右转。4.能够显示小车行走的时间5.能够显示小车走过的路程。（一）项目设计任务：以单片机为核心器件，设计一台智能小车。（二）项目设计要求：（三）项目完成要求：1.画出硬件电路图并说明电路的工作原理。2.画出程序设计流程图。3.编写和调试各模块源程序。4.完成整个项目源程序的综合调试。一、智能小车的设计任务书-1.使小车能沿着黑线行走。（一）项目设计任务：以单片机为核心（四）项目评分标准：评分项目评分指标配分评分项目设计态度积极查找资料，上课专心听讲，不抄袭、复制他人的程序及报告，按时完成老师布置的任务10设计与总结报告正确画出项目设计硬件电路图10正确画出软件系统程序设计流程图10调试结果分析及使用操作说明5具体功能实现能使小车能沿着黑线行走10能用声音控制小车启动10能使小车检测到障碍物时左转或右转5能够显示小车行走的时间10能够显示小车走过的路程5完成整个项目程序联调5答辩评分自述部分10回答部分105-（四）项目评分标准：评分项目评分指标配分评分项目设计态度积极一、硬件系统方框图二、硬件方案论证与选择三、软件系统程序设计四、调试过程分析五、项目设计总结智能小车的设计过程分析6-一、硬件系统方框图二、硬件方案论证与选择三、软件系统程序设计二、智能小车硬件系统方框图显示电路微控制器声音检测电路路程检测电路巡迹电路直流电机驱动电路障碍物检测电路7-二、智能小车硬件系统方框图显示电路微控制器声音检路程检巡迹电1.微控制器的选择智能小车硬件电路方案论证与选择内容2.直流电机驱动电路元件选择方案3.巡迹电路元件选择方案4.声音检测电路方案5.显示电路的选择6.路程检测电路的选择7.避障电路方案8-1.微控制器的选择智能小车硬件电路方案论证与选择内容2.直流三、智能小车硬件电路方案论证与选择1.微控制器的选择

微控制器是系统控制的中心部件，负责控制与协调各种传感器的监测工作。控制器的类型很多，主要有：

c.单片机微控制器a.FPGA微控制器b.ARM微处理器由于单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低，体积小，技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。本系统中，采用STC89C52RC单片机作为整个系统的控制器。9-三、智能小车硬件电路方案论证与选择1.微控制器的选择AVR单片机三星单片机凌阳单片机51系列单片机单片机微控制器单片机微控制器的选型10-AVR单片机三星单片机凌阳单片机51系列单片机单片机微控制器2.直流电机驱动电路元件选择方案直流电机驱动电路分立元件L298NLG9110IR2110TA7257P11-2.直流电机驱动电路元件选择方案直流电机分立L298NLG9（1）用分立元件构成的智能小车电机驱动电路PWM输入信号12-（1）用分立元件构成的智能小车电机驱动电路PWM输入信号1分立元件电机驱动电路工作原理分析：当左侧电机需要前进时，L-端保持为“1”，电机的转动速度由L+端的占空比决定;当左侧电机需要后退时，L+端保持为“1”，电机的转动速度由L-端的占空比决定；当右侧电机需要前进时，R-端保持为“1”，电机的转动速度由R+端的占空比决定;当右侧电机需要后退时，R+端保持为“1”，电机的转动速度由R-端的占空比决定。13-分立元件电机驱动电路工作原理分析：当左侧电机需要前进时，L-LG9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL／CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750～800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5～2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降与静态电流；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。LG9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、自动阀门电机驱动、电磁门锁驱动等电路上（2）用集成电机驱动芯片LG9110构成电机驱动电路14-LG9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率LG9110外形及引脚分布15-LG9110外形及引脚分布15-LG9110的电气特性和逻辑关系LG9110的输入输出波形16-LG9110的电气特性和逻辑关系LG9110的输16-LG9110的控制电路17-LG9110的控制电路17-L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N电机驱动

芯片外形及封装（3）用L298N电机驱动芯片构成电机驱动电路18-L298是SGS公司的产品，比较L298N电机驱动芯片内部结构19-L298N电机驱动芯片内部结构19-L298N可接受标准TTL逻辑电平信号，VSS可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。L298N电机驱动芯片引脚说明20-L298N可接受标准TTL逻辑电平信号，VSIn3，In4的逻辑控制表与上表相同。由上表可知EnA为低电平时，输入电平对电机控制不起作用，当EnA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。L298N逻辑功能控制表21-In3，In4的逻辑控制表与上表相同。由上表可知EL298N构成的电机驱动电路原理图22-L298N构成的电机驱动电路原理图22-a.VDD越大电机A,B速度越快，VDD所接电池盒或者直流电源最好不要超过12V，否则比较容易烧毁。b.控制时请尽量避免电机在短时间频繁正反转，这样也容易烧毁接电机A接电机B接电池盒正极7.2-12V接电池盒负极L298N构成的电机驱动电路模块接法23-a.VDD越大电机A,B速度越快，VDD所接电池盒或者接单片机2个IO口(用于控制电机A)接单片机2个IO口(用于控制电机B)本板自带的5V直流电压输出,可以给单片机和传感器板供电，注意正负级都要接ENAENB一般不去接任何输入信号。除非您对L298N芯片非常熟悉EA1的2个短路帽不要去拔掉它7805稳压管控制，不要拔它。拔除则没有+5V输出，不工作。24-接单片机2个IO口(用于控制电机A)接单片机2个IO口(用于IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，DIP14脚封装。具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3,即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9）5～15V，可方便地与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；输出峰值电流为2A。IR2110的内部功能框图如图1所示。由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的成功设计，可以大大减少驱动电源的数目，三相桥式变换器，仅用一组电源即可。（4）用IR2110电机驱动芯片构成电机驱动电路25-IR2110采用HVIC和闩锁抗干PDIP封装的IR2110引脚IR2110电机驱动芯片的外形及引脚26-PDIP封装的IR2110引脚IR2110电机驱动芯片的外引脚序号符号功能1LO下桥臂驱动输出2COM下桥臂电源地3VCC下桥臂电源6VS上桥臂浮动电源参考地7VB上桥臂浮动电源8HO上桥臂驱动输出11VDD逻辑电源12BIN相位上桥臂驱动器的逻辑输入13SDIR2110片选控制端，低电平有效14LIN相位下桥臂驱动器的逻辑输入15VSS逻辑地4、5、9、10、16NC空脚IR2110电机驱动芯片引脚说.明27-引脚序号符号功能1LO下桥臂驱动输出2COM下桥臂电源地3V集成芯片IR2110电机驱动电路IR2110输入输出波形28-集成芯片IR2110电机驱动电路IR211028-操作电压范围6V～18V。输出平均电流可达1.5A，峰值电流可达4.5A。内部设计有电流过载保护装置和过热保护电路。工作电路电压引脚与电动机电源电压引脚相对独立，故可用于伺服控制。

（5）用直流电动机控制芯片TA7257P构成电机驱动电路TA7257P的功能特性：TA7257P为全桥式结构的直流电动机旋转控制器，具有正转、反转、停止及刹车功能。TA7257P适合工业上的应用，如磁带盘、影片盘等机械运转装置的控制。29-操作电压范围6V～18V。（5）用直流电动机控制芯片TA72TA7257P的外形、内部结构、引脚说明30-TA7257P30-TA7257P的4种工作模式由两个输入信号的状态组合决定，见下表。

工作模式IN1IN2OUT1OUT2刹车11LL正转/反转01LH反转/正转10HL停止00高阻抗TA7257P的工作模式确定TA7257P的4种工作模式-TA7257P的4种工作模式由两个输入信号的状态组合决定，见下图为实际应用电路，说明如下：

R、C的数值由电动机固有的常数及电路寄生值决定，正常使用时R=33Ω，C=0.1μF。如刹车太松，可在输出端与GND之间连接二极管，如D1、D2。若输出端反电动势太强，可能导致芯片内部的二极管烧毁，可在输出端与VCC之间外加二极管，如D3、D4。TA7257P构成的电机驱动电路-下图为实际应用电路，说明如下：TA73.巡迹电路元件选择方案巡迹是指小车在白色地板上循黑线行走，通常采用的方案有：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。方案1：利用光敏电阻组成光敏探测器。33-3.巡迹电路元件选择方案巡迹是指小车在白色地颜色传感器对颜色具有较高分辨率，能较准确区分各种颜色，但它易受外界光的干扰并且价格昂贵，在此处只为区分黑白色，没有必要使用。方案2：采用颜色传感器。方案3：采用红外探测法实现。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在电动小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来的红外光来确定黑线的位置，从而控制小车的行走路线。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。34-颜色传感器对颜色具有较高分辨率，能较红外探测法常采用的元件是反射式红外线光电传感器。它的特点是尺寸小、使用方便、工作状态受温度影响小。它的外围电路简单且工作可靠。

经过比较分析，从经济性和可靠性选择方案3作为巡迹检测电路的方案。反射式红外光电传感器ST188CNY70RPR220ST188TCR5000反射式红外线光电传感器主要类型有：35-红外探测法常采用的元件是反射式红外线光电传光敏电阻ST188TCR5000CNY70RPR220常用反射式红外线光电传感器的外形36-光敏电阻ST188TCR5000CNY70RPR220常用反37-37-c.光滤波器：唯一仅让波长为红外线附近光谱通过的滤光透镜，可用来加强光敏晶体管的抗噪声能力﹝红外线以外不可见与可见光的干扰﹞。红外线光反射器型CNY70是小车在导引线﹝电工胶带﹞上的感测组件，CNY70的内部结构如下图所示，其中包含红外线发光二极管、光敏晶体管，以及光滤波器，其功能分别如下：a.红外线发光二极管：类似发光二极管﹝LED﹞的功能，当PN两端加上顺向偏压时可发出波长为800nm的红外线可见光。b.光敏晶体管：为一个对红外线波长具敏感反应的光侦测组件，当光敏晶体管受红外线照射时为低阻抗，而未受光照射时则呈高阻抗。38-c.光滤波器：唯一仅让波长为红外线附近光谱通过的滤光透镜，可CNY70的内部结构、引脚图39-CNY70的内部结构、引脚图39-下图为用CNY70设计的巡迹电路检测电路40-下图为用CNY70设计的巡迹电路检测电路40-CNY70红外线光反射器电路的感测工作原理分析：+5V经330Ω限制电流后，供应光LED稳定电流，可稳定且持续发出红外线不可见光。当CNY70前放置一反射物，如用手去遮盖等，光LED所发射的不可见光经反射物反射至光敏晶体管接收，此时光敏晶体管饱和，rCE阻抗小，VE接近+5V，接下来经史密特反相触发器4584处理后，输出V0等于0V，LED不亮。当CNY70前未放置反射物，则红外线LED所发射的不可见光无法有效反射至光敏晶体管，因此光敏晶体管截止呈现高阻抗，使VE接近0V，经史密特反相触发器4584处理后，输出V0等于5V，LED亮。注︰4584是一个史密特反相触发器，它在此电路中兼具有两个功能，一是对光敏晶体管之接收信号VE予以整形，二是将整形后的数字信号取反相且作缓冲输出。41-CNY70红外线光反射器电路的感测工作原理分析：4.声音检测电路方案声音检测电路方案1：42-4.声音检测电路方案声音检测电路方案1：42-

上图为小车能听声音动作的启动电路，其中MIC为麦克风，VA为R8、R11分压的直流电压，因此，当没有声音发出时，直流电压VA=4.24V经耦合电容C1、C2的VBC充电，很快耦合电容C1充饱形同断路，此时基极电阻R5很大，无足够的IB电流使晶体管Q2导通，因此Q2截止，V0=5V。而当操作者拍手时，MIC内部的薄膜因跟着声波震动，使得MIC两端出现声波，如下图所示，此交流信号的直流准位经R4、R9提升至VA，经电容耦合后，声波之大小足以推动电晶体Q2，使Q2导通，因此输出电压V0=0V。详细的电路波形如下图所示。43-上图为小车能听声音动作的启动电路，其中MI方案1电路各点波形：44-方案1电路各点波形：44-声音检测电路方案2：没有检测到声音时其输出端为高电平，当麦克风接收到一定强度的声音时其输出端变为低电平。调节RP1电位器可以调节声音检测电路的灵敏度，环境噪声比较大时，应降低灵敏度，在环境噪声较小时可以提高灵敏度。-声音检测电路方案2：没有检测到声音时其输出端方案1：LED数码管显示。优点：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。缺点：数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多,显示信息少，不宜显示信息量大的特点。方案2：采用LCD1602液晶显示器。可以显示各种英文及数字，微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易用单片机进行控制。经比较选择LCD1602液晶显示器作为显示器件。5.显示电路的选择46-方案1：LED数码管显示。方案2：采用LCD1602液晶显示6.路程检测电路的选择方案1：方案2：方案3：增量式光电编码盘：47-6.路程检测电路的选择方案1：方案2：方案3：增量式光电编码红外线光电遮断式测距方案工作原理分析：48-红外线光电遮断式测距方案工作原理分析：48-开关式霍尔元件测距方案工作原理分析：

将磁钢固定在小车的车轮上,将霍尔传感器安装在靠近小车轮子的固定位置，当小车轮子转动时,磁钢也跟着转动,当磁钢转到霍尔传感器附近时，霍尔传感器的输出端输出由高变低的脉冲，将脉冲接到单片机的定时器/计数器输入端，对脉冲信号进行计数，就可以计算出小车车轮转动的圈数,假设为N,并设车轮的周长为L,则路程S=N*L,就可以计算出小车在一段时间内的行程。49-开关式霍尔元件测距方案工作原理分析：将磁钢固定在小车的车增量式光电编码盘工作原理分析：50-增量式光电编码盘工作原理分析：50-增量式编码器的工作原理：增量式光电编码盘上只有A、B、C三条码道，只需要三对红外发射接受管。在A、B码道上分别刻有等距离的黑白相间标识（或透光缝隙）并相互错开半个缝宽（90度），C道只有一个黑点，每转一圈出一个脉冲。应用增量式编码器可以得到运动的方向（正转、反转）；运动的速度；位移等信息。51-增量式编码器的工作原理：增量式光电编码盘上只7.避障电路方案方案1：采用激光传感器测距。能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格高。方案2：采用超声传感器测距。由发射和接受两大部分组成，除了电路，主要器件是超声换能器，其基本原理是基于压电效应。发射与接受往往使用同一个探头。超声波测距是通过发射声波，接受反射回波并计算回波时间从而得出与反射物体的距离。R=V×T/2简易机器人往往应用超声波探测前方障碍物的距离，从而实现避障功能。超声波不受被测物体的透明度、颜色、电导率的影响，但不适合测量海棉或棉织物等吸音材料。52-7.避障电路方案方案1：采用激光传感器测距。能非常准确地测出超声波脉冲回波式检测示意图53-超声波脉冲回波式检测示意图53-超声波发射硬件电路超声波接收模块电路54-超声波发射硬件电路超声波接收模块电路54-方案3：红外线避障

红外避障原理：用红外发发射管发出振荡频率约38KHz的红外光线。当前方有障碍物时，红外接收头能接收到38KHz的红外反射信号后，接收头输出脚输出低电平；当前方没有障碍物时，红外接收头不能接收到反射的红外信号，接收头输出脚输出高电平。红外线避障电路可以自行设计制作，也可购买现成的模块。55-方案3：红外线避障红外避障原理：用红外发发射管红外避障模块：障碍物为白色时，最远反射距离45cm，距离可调，通过38k红外反射检测，不受阳光干扰。红外线避障电路1：56-红外避障模块：障碍物为白色时，最远反射距离45cm，距离可调红外线避障电路2：57-红外线避57-38KHz载波信号红外发射模块硬件电路红外接收模块电路红外线避障电路3：58-38KHz载波信号红外发射模块硬件电路红外接收模块电路红外线电路中U1A和C2、R2组成振荡器，振荡频率约38KHz。U1D用于对D1是否发光进行控制，当U1D的输入端位高电平时，其输出端为低电平，D1可以导通，相反则D1不能导通，因此只要控制U1D输入端的状态就可以控制D1是否发射红外线。R1的大小就可以调整D1发射的红外线的强度，可以改变红外传感器的作用距离。红外发射模块硬件电路分析红外接收模块电路分析U1是专用红外接收芯片，其3脚是输出端。当接收芯片收到38KHz的红外信号后（接收模块的响应时间为160uS），其3脚输出低电平；没接收到反射的红外信号时输出高电平。59-电路中U1A和C2、R2组成振荡器，振荡频率约38KHz。红红外传感器接近开关

红外线避障电路4——专用红外避障传感器60-红外传感器接近开关红外线避障电路4——专用红外避障传感器四、智能小车软件系统程序设计1.PWM调速基本原理2.声控小车程序设计3.智能小车障碍检测原理分析4.智能小车巡迹检测原理分析61-四、智能小车软件系统程序设计1.PWM调速基本原理2.声控小1.PWM调速基本原理t/T:为PWM脉冲的占空比，决定平均电压的大小！T内平均电压脉冲电压幅度UP高电平“1低电平“0”Tt62-1.PWM调速基本原理t/T:为PWM脉冲的占空比，决定平均PWM信号输入功率驱动输出负载电源智能小车上安装的PWM脉冲驱动电路PWM脉冲的占空比，决定直流电机的转速。智能小车电机调速案例分析63-PWM信号输入功率驱动输出负载电源智能小车上安装的PWM脉冲单片机I/O口分配

左侧电机方向控制信号: P0.0

左侧电机速度（PWM）控制信号: P0.1

左侧电机ENB控制信号: P0.4右侧电机方向控制信号: P0.2

右侧电机速度（PWM）控制信号:P0.3

右侧电机ENA控制信号: P0.5

在智能小车的电机驱动电路基础上，利用STC89C52RC单片机产生PWM实现小车的前进、转弯功能（左转和右转）64-单片机I/O口分配在智能小车的电机驱硬件电路分析当右侧电机需要前进时，IN2端保持为“0”，电机的转动速度由IN1端的占空比决定;当右侧电机需要后退时，IN2端保持为“1”，电机的转动速度由IN1端的占空比决定；当左侧电机需要前进时，IN4端保持为“0”，电机的转动速度由IN3端的占空比决定;当左侧电机需要后退时，IN4端保持为“1”，电机的转动速度由IN3端的占空比决定。65-硬件电路分析65-软件思路智能小车前进的条件：左侧电机正转，同时右侧电机正转。智能小车左转的条件：左侧电机反转，同时右侧电机正转。智能小车右转的条件：右侧电机反转，同时左侧电机正转。智能小车加速的条件：增加PWM脉冲的占空比。智能小车减速的条件：减少PWM脉冲的占空比。66-软件思路66-UP高电平“1”低电平“0”Tt此处，我们假定T为100us，t为30us，即占空比为30%。由于.STC89C52单片机没有PWM输出功能。因此我们可以用定时器T0来实现。假设定时器T0工作于定时方式2，定时时间10us，则在12MHZ晶振时定时初始值为0xf6，进入T0中断服务程序10次即为100us。67-UP高电平“1”低电平“0”Tt此处，我们假定智能小车PWM驱动参考程序

#include<AT89X52.H>#definePWM_MAX50//定义PWM最大值unsignedcharcount;//定时器T0中断次数记录变量sbitENA=P0^5;//右边电机使能控制端 sbitPWM_A=P0^3;//右边电机PWM输出端sbitDIR_A=P0^2;//右边电机方向控制端，0正转前进，1反转后退sbitENB=P0^4;//左边电机使能输出端sbitPWM_B=P0^1;//左边电机PWM输出端sbitDIR_B=P0^0;//左边电机方向控制端，0正转前进，1反转后退unsignedcharPWM_A_Value;//定义A路PWM级数，分为0～PWM_MAX-1级unsignedcharPWM_B_Value;//定义B路PWM级数，分为0～PWM_MAX-1级68-智能小车PWM驱动参考程序#include<AT89X52./*********定时器初始化函数************/voidTimer_init(){TMOD=0x02;//定时器T0工作于定时方式2，自动重装初始值TH0=0xF6;//10uS定时初始植TL0=0xF6;EA=1;ET0=1;TR0=1;}69-/*********定时器初始化函数************/********定时器T0中断函数*********/voidTimer_int0()interrupt1{count++;if(count>=PWM_MAX) count=0;if(count<=PWM_A_Value) {PWM_A=1;} //输出高电平

else {PWM_A=0;} //输出低电平

if(count<=PWM_B_Value) {PWM_B=1;} //输出高电平

else {PWM_B=0;} //输出低电平}70-/********定时器T0中断函数*********/70/****************主函数***********/main(){P0=0xff;Timer_init();PWM_A_Value=25;//右边电机PWMPWM_B_Value=25;//左边电机PWMENA=1;//右边电机使能控制端

ENB=1;//左边电机使能控制端

DIR_A=0;//为0正转，小车前进

DIR_B=0;//为0正转，小车前进while(1){;}}71-/****************主函数**********2.声控小车程序设计利用声音控制小车运动状态要求：假设小车原来正在停止当中，通过声音检测电路产生中断使小车启动，然后又通过声控使小车停止。程序设计思路：程序的关键是对外部中断进行初始化，本设计中用到的是外部中断/INT0，其中断初始化工作包含以下内容：外部中断触发方式设置；设置中断优先级（此设计可略）；允许/INT0中断（开中断）。-2.声控小车程序设计利用声音控制小车运动状态程序设计思路：程设置外部中断的触发方式：外部中断源/INT0和/INT1

各自都有两种触发方式：

①下降沿触发（建议最好采用该方式）②低电平触发设置方法：定时器控制寄存器TCONIT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。

当IT0=0时，为电平触发方式。当IT0=1时，为下降沿触发方式。IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。TCOND7D6D5D4D3D2D1D088HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0本设计中设置外部中断0为脉冲方式触发：方法一：TCON=0x01方法二：IT0=1-设置外部中断的触发方式：TCOND7D6D5D4D3D2D1中断服务程序清单voidINT0_ISR()interrupt0{staticunsignedcharstop_flag;stop_flag++;if(stop_flag==1){stop_flag=0;PWM_A_Value=25;//右边电机PWMPWM_B_Value=25;//左边电机PWMENA=1;//右边电机使能控制端

ENB=1;//左边电机使能控制端

DIR_A=0;//为0正转，小车前进

DIR_B=0;//为0正转，小车前进};if(stop_flag==2){P0=0x0f;}//小车停止运动stop_flag=0;}-中断服务程序清单voidINT0_ISR()inte3.智能小车障碍检测原理分析智能小车障碍检测原理示意图障碍物红外发射模块红外接收模块小车红外线信号75-3.智能小车障碍检测原理分析智能小车障碍检测原理示意图障碍物软件思路在实际运用中，由于红外传感器容易受到外界的干扰，在软件设计时，必须考虑相应的抗干扰措施。在该应用中采用以下的抗干扰方法：发射模块发射一定数量的脉冲，接收端记录接收到的脉冲个数，根据所记录的脉冲个数判断是否有障碍物。实现方法：发射模块连续发射10个脉冲，如果接收模块接收到的脉冲数目大于6，则判定前方有障碍物。智能小车障碍检测软件实现76-软件思路智能小车障碍检测软件实现76-智能小车障碍检测软件实现流程图是否接收到反射信号起动发射模块Y开始设定发送脉冲数接收寄存器清0延时160uS脉冲数目加1停止发射延时160uSN是否发射10次脉冲数是否>=6?有障碍物无障碍物YNYN77-智能小车障碍检测软件实现流程图是否接收到反射信号起动发射模块智能小车障碍物方位检测原理智能小车障碍检测原理示意图一障碍物红外线信号红外发射模块红外发射模块接收模块小车78-智能小车障碍物方位检测原理智能小车障碍检测原理示意图一障碍物智能小车障碍检测原理示意图二障碍物红外发射模块红外发射模块接收模块小车红外线信号红外线信号-智能小车障碍检测原理示意图二障碍物红外发射模块红外发射模块接智能小车障碍检测原理示意图三障碍物红外发射模块红外发射模块接收模块小车红外线信号红外线信号80-智能小车障碍检测原理示意图三障碍物红外发射模块红外发射模块接在小车的车头安装三个红外传感器，采用“两边分时发射，中间接收”的检测方案（时分复用）。确定障碍物方位过程中，采用以下的原则：假如左边红外发射二极管工作时，检测到障碍物，而右边红外发射二极管工作时，没有检测到障碍物，则确定障碍物存在于小车的左侧。假如右边红外发射二极管工作时，检测到障碍物，而左边红外发射二极管工作时，没有检测到障碍物，则确定障碍物存在于小车的右侧。假如两边边红外发射二极管工作时，都检测到障碍物，则确定障碍物存在于小车中间。假如两边边红外发射二极管工作时，都没有检测到障碍物，则确定没有存在障碍物.智能小车障碍物方位检测原理分析81-在小车的车头安装三个红外传感器，采用“两边分时发射，中间接收智能小车障碍物方位检测软件实现软件思路 由于在检测方案的设计中采用“两边分时发射，中间接收”的方式，所以在确定障碍物的过程中，必须包含以下3个步骤：首先，开启左边的红外发射二极管，进行左边的障碍物检测，记录状态；其次，开启右边的红外发射二极管，进行右边的障碍物检测，记录状态；最后，根据两次的状态来判断障碍物的方位。

82-智能小车障碍物方位检测软件实现软件思路82-智能小车障碍物方位程序流程启动左发射模块判断接收模块是否接收到信号；如果有反射,位变量L_FLAG为1，否则为0关闭左发射模块，启动右发射模块判断障碍物的状态（STATE）障碍物在中间障碍物在左边障碍物在右边没有障碍物判断接收模块是否接收到信号；如果有反射,位位变量R_FLAG为1，否则为00x010x030x000x0283-智能小车障碍物方位程序流程启动左发射模块判断接收模块是否接收单片机I/O口分配

左边红外发射传感器发射控制信号: P2.7

右边红外发射传感器发射控制信号: P2.6

红外接收传感器返回信号端: P2.5单片机寄存器分配 发送脉冲数目控制单元: x

接收脉冲数目存放单元: y 160uS延时程序寄存器: z

方位状态存储单元: STATE（位0x01代表左边，位0x02代表右边）单片机硬件资源分配84-单片机I/O口分配单片机硬件资源分配84-4.智能小车巡迹检测原理分析小车右偏85-4.智能小车巡迹检测原理分析小车右偏85-小车左偏86-小车左偏86-小车居中87-小车居中87-小车冲出轨道88-小车冲出轨道88-小车角度转弯89-小车角度转弯89-小车大角度转弯90-小车大角度转弯90-小车巡迹电路板中共设计有三个红外线反射器型的光传感器，其编号分别为R、C、L。而对应读入引脚分别为P2.0~P2.2。根据三个光传感器L、C、R在导引线所检测到的不同状况，以及相对应之左右轮应有的反应，列出表2的导引模式对策。由表2自走车的导引控制模式对策，只要在程序中先行读入P2.0～P2.2的L、C、R检测信号，然后利用判断指令一个个比较状态处理，即可完成巡变小车的控制。91-小车巡迹电路板中共设计有三个红外线反射器型的传感器状况小车状况对策处理情况LCR左轮右轮010只有C感测到线，代表车子刚好在适当位置上前进前进前进011C、R感测到线，代表车子稍偏导引线的左边继续前进前进前进001只有R感测到线，代表车子太偏导引线的左边向右修正前进停止110L、C感测到线，代表车子稍偏导引线的右边继续前进前进前进100只有R感测到线，代表车子太偏导引线的右边向左修正停止前进000L、C、R皆无感测到线，代表车子跑出导引线外后退修正反转后退反转后退111L、C、R皆感测到线，代表车子到达停止区停止停止停止101不可能发生XXX92-传感器状况小车状况对策处理情况LCR左轮sbitCH3=P2^0;//右边传感器sbitCH2=P2^1;//中间传感器sbitCH1=P2^2;//左边传感器bitstop_flag=0;//停车标志//查询是否需要停车unsignedcharstop(){unsignedchardel;if((CH1==1)&&(CH2==1)&&(CH3==1)){for(del=10;del!=0;del--); if((CH1==1)&&(CH2==1)&&(CH3==1)) {for(del=10;del!=0;del--); if((CH1==1)&&(CH2==1)&&(CH3==1)) { return1; } }}return0;}智能小车巡迹参考程序93-sbitCH3=P2^0;//右边传感器//查询是否需要oidlook_for_vestige_function(){unsignedcharcount1;unsignedintdel;while(1) {if(stop())break; if((CH1==1)&&(CH3==0)) //右偏

{PWM_A_value=15; //右边电机

PWM_B_value=25; //左边电机 while(((CH1!=0)&&(CH2==0)&&(CH3==0))|((CH1!=0)&&(CH2==1)&&(CH3==0))) {if(stop())break;} } elseif((CH1==0)&&(CH3==1))//左偏

{PWM_A_value=25;//右边电机

PWM_B_value=15; //左边电机 while(((CH1==0)&&(CH2==0)&&(CH3!=0))|((CH1==0)&&(CH2==1)&&(CH3!=0))) {if(stop()) break;} } PWM_A_value=21;//右边电机PWM PWM_B_value=21;//左边电机PWM }}94-oidlook_for_vestige_function(五、调试过程分析（1）将智能小车驱动程序下载到单片机中。（2）将智能小车放到场地上。（3）打开12V电源，观察智能小车的运行情况。在智能小车平台全部安装完毕，初步检查无误后，下一步就进行必要的调试，主要的调试步骤如下：1.电机驱动模块电路板的调试：95-五、调试过程分析（1）将智能小车驱动程序下载到单片机中。（1）将智能小车放到调试场地上，小车底部的3路传感器全部对准黑色胶布，用万用表测量施密特触发器4584输入端的电压，调节电位器，使得电压在1V左右，此时，电路板上3个指示发光二极管全亮。（2）移动智能小车，使智能小车底部的3路传感器全部对准地面背景，用万用表测量施密特触发器4584输入端的电压，调节电位器，使得电压在3V以上，此时，电路板上的3个发光二极管全暗。2.巡迹模块电路板的调试传感器常见故障现象原因解决方法发光管不亮发光管烧毁更换发光管信号过强、过弱传感器安装位置过高、过低调节传感器高度（调节垫片）96-（1）将智能小车放到调试场地上，小车底部的3路传感器全部对单片机小系统设计与应用项目五：智能小车的设计柳州职业技术学院LiuzhouVocational&TechnicalCollage97-单片机小系统设计与应用项目五：智能小车的设计柳州职业技术学院项目内容一、智能小车的设计任务书二、智能小车硬件系统方框图三、智能小车硬件电路方案认证与选择五、调试过程分析四、智能小车软件系统程序设计98-项目内容一、智能小车的设计任务书二、智能小车硬件系统方框图三一、智能小车的设计任务书（一）项目设计任务（二）项目设计要求（三）项目完成要求（四）项目评分标准99-一、智能小车的设计任务书（一）项目设计任务（二）项目设计要求1.使小车能沿着黑线行走。2.能用声音控制小车启动。3.遇到障碍物时能左转或右转。4.能够显示小车行走的时间5.能够显示小车走过的路程。（一）项目设计任务：以单片机为核心器件，设计一台智能小车。（二）项目设计要求：（三）项目完成要求：1.画出硬件电路图并说明电路的工作原理。2.画出程序设计流程图。3.编写和调试各模块源程序。4.完成整个项目源程序的综合调试。一、智能小车的设计任务书-1.使小车能沿着黑线行走。（一）项目设计任务：以单片机为核心（四）项目评分标准：评分项目评分指标配分评分项目设计态度积极查找资料，上课专心听讲，不抄袭、复制他人的程序及报告，按时完成老师布置的任务10设计与总结报告正确画出项目设计硬件电路图10正确画出软件系统程序设计流程图10调试结果分析及使用操作说明5具体功能实现能使小车能沿着黑线行走10能用声音控制小车启动10能使小车检测到障碍物时左转或右转5能够显示小车行走的时间10能够显示小车走过的路程5完成整个项目程序联调5答辩评分自述部分10回答部分10101-（四）项目评分标准：评分项目评分指标配分评分项目设计态度积极一、硬件系统方框图二、硬件方案论证与选择三、软件系统程序设计四、调试过程分析五、项目设计总结智能小车的设计过程分析102-一、硬件系统方框图二、硬件方案论证与选择三、软件系统程序设计二、智能小车硬件系统方框图显示电路微控制器声音检测电路路程检测电路巡迹电路直流电机驱动电路障碍物检测电路103-二、智能小车硬件系统方框图显示电路微控制器声音检路程检巡迹电1.微控制器的选择智能小车硬件电路方案论证与选择内容2.直流电机驱动电路元件选择方案3.巡迹电路元件选择方案4.声音检测电路方案5.显示电路的选择6.路程检测电路的选择7.避障电路方案104-1.微控制器的选择智能小车硬件电路方案论证与选择内容2.直流三、智能小车硬件电路方案论证与选择1.微控制器的选择

微控制器是系统控制的中心部件，负责控制与协调各种传感器的监测工作。控制器的类型很多，主要有：

c.单片机微控制器a.FPGA微控制器b.ARM微处理器由于单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低，体积小，技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。本系统中，采用STC89C52RC单片机作为整个系统的控制器。105-三、智能小车硬件电路方案论证与选择1.微控制器的选择AVR单片机三星单片机凌阳单片机51系列单片机单片机微控制器单片机微控制器的选型106-AVR单片机三星单片机凌阳单片机51系列单片机单片机微控制器2.直流电机驱动电路元件选择方案直流电机驱动电路分立元件L298NLG9110IR2110TA7257P107-2.直流电机驱动电路元件选择方案直流电机分立L298NLG9（1）用分立元件构成的智能小车电机驱动电路PWM输入信号108-（1）用分立元件构成的智能小车电机驱动电路PWM输入信号1分立元件电机驱动电路工作原理分析：当左侧电机需要前进时，L-端保持为“1”，电机的转动速度由L+端的占空比决定;当左侧电机需要后退时，L+端保持为“1”，电机的转动速度由L-端的占空比决定；当右侧电机需要前进时，R-端保持为“1”，电机的转动速度由R+端的占空比决定;当右侧电机需要后退时，R+端保持为“1”，电机的转动速度由R-端的占空比决定。109-分立元件电机驱动电路工作原理分析：当左侧电机需要前进时，L-LG9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL／CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750～800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5～2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降与静态电流；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。LG9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、自动阀门电机驱动、电磁门锁驱动等电路上（2）用集成电机驱动芯片LG9110构成电机驱动电路110-LG9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率LG9110外形及引脚分布111-LG9110外形及引脚分布15-LG9110的电气特性和逻辑关系LG9110的输入输出波形112-LG9110的电气特性和逻辑关系LG9110的输16-LG9110的控制电路113-LG9110的控制电路17-L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N电机驱动

芯片外形及封装（3）用L298N电机驱动芯片构成电机驱动电路114-L298是SGS公司的产品，比较L298N电机驱动芯片内部结构115-L298N电机驱动芯片内部结构19-L298N可接受标准TTL逻辑电平信号，VSS可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。L298N电机驱动芯片引脚说明116-L298N可接受标准TTL逻辑电平信号，VSIn3，In4的逻辑控制表与上表相同。由上表可知EnA为低电平时，输入电平对电机控制不起作用，当EnA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。L298N逻辑功能控制表117-In3，In4的逻辑控制表与上表相同。由上表可知EL298N构成的电机驱动电路原理图118-L298N构成的电机驱动电路原理图22-a.VDD越大电机A,B速度越快，VDD所接电池盒或者直流电源最好不要超过12V，否则比较容易烧毁。b.控制时请尽量避免电机在短时间频繁正反转，这样也容易烧毁接电机A接电机B接电池盒正极7.2-12V接电池盒负极L298N构成的电机驱动电路模块接法119-a.VDD越大电机A,B速度越快，VDD所接电池盒或者接单片机2个IO口(用于控制电机A)接单片机2个IO口(用于控制电机B)本板自带的5V直流电压输出,可以给单片机和传感器板供电，注意正负级都要接ENAENB一般不去接任何输入信号。除非您对L298N芯片非常熟悉EA1的2个短路帽不要去拔掉它7805稳压管控制，不要拔它。拔除则没有+5V输出，不工作。120-接单片机2个IO口(用于控制电机A)接单片机2个IO口(用于IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，DIP14脚封装。具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3,即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9）5～15V，可方便地与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；输出峰值电流为2A。IR2110的内部功能框图如图1所示。由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的成功设计，可以大大减少驱动电源的数目，三相桥式变换器，仅用一组电源即可。（4）用IR2110电机驱动芯片构成电机驱动电路121-IR2110采用HVIC和闩锁抗干PDIP封装的IR2110引脚IR2110电机驱动芯片的外形及引脚122-PDIP封装的IR2110引脚IR2110电机驱动芯片的外引脚序号符号功能1LO下桥臂驱动输出2COM下桥臂电源地3VCC下桥臂电源6VS上桥臂浮动电源参考地7VB上桥臂浮动电源8HO上桥臂驱动输出11VDD逻辑电源12BIN相位上桥臂驱动器的逻辑输入13SDIR2110片选控制端，低电平有效14LIN相位下桥臂驱动器的逻辑输入15VSS逻辑地4、5、9、10、16NC空脚IR2110电机驱动芯片引脚说.明123-引脚序号符号功能1LO下桥臂驱动输出2COM下桥臂电源地3V集成芯片IR2110电机驱动电路IR2110输入输出波形124-集成芯片IR2110电机驱动电路IR211028-操作电压范围6V～18V。输出平均电流可达1.5A，峰值电流可达4.5A。内部设计有电流过载保护装置和过热保护电路。工作电路电压引脚与电动机电源电压引脚相对独立，故可用于伺服控制。

（5）用直流电动机控制芯片TA7257P构成电机驱动电路TA7257P的功能特性：TA7257P为全桥式结构的直流电动机旋转控制器，具有正转、反转、停止及刹车功能。TA7257P适合工业上的应用，如磁带盘、影片盘等机械运转装置的控制。125-操作电压范围6V～18V。（5）用直流电动机控制芯片TA72TA7257P的外形、内部结构、引脚说明126-TA7257P30-TA7257P的4种工作模式由两个输入信号的状态组合决定，见下表。

工作模式IN1IN2OUT1OUT2刹车11LL正转/反转01LH反转/正转10HL停止00高阻抗TA7257P的工作模式确定TA7257P的4种工作模式-TA7257P的4种工作模式由两个输入信号的状态组合决定，见下图为实际应用电路，说明如下：

R、C的数值由电动机固有的常数及电路寄生值决定，正常使用时R=33Ω，C=0.1μF。如刹车太松，可在输出端与GND之间连接二极管，如D1、D2。若输出端反电动势太强，可能导致芯片内部的二极管烧毁，可在输出端与VCC之间外加二极管，如D3、D4。TA7257P构成的电机驱动电路-下图为实际应用电路，说明如下：TA73.巡迹电路元件选择方案巡迹是指小车在白色地板上循黑线行走，通常采用的方案有：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。方案1：利用光敏电阻组成光敏探测器。129-3.巡迹电路元件选择方案巡迹是指小车在白色地颜色传感器对颜色具有较高分辨率，能较准确区分各种颜色，但它易受外界光的干扰并且价格昂贵，在此处只为区分黑白色，没有必要使用。方案2：采用颜色传感器。方案3：采用红外探测法实现。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在电动小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来的红外光来确定黑线的位置，从而控制小车的行走路线。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。130-颜色传感器对颜色具有较高分辨率，能较红外探测法常采用的元件是反射式红外线光电传感器。它的特点是尺寸小、使用方便、工作状态受温度影响小。它的外围电路简单且工作可靠。

经过比较分析，从经济性和可靠性选择方案3作为巡迹检测电路的方案。反射式红外光电传感器ST188CNY70RPR220ST188TCR5000反射式红外线光电传感器主要类型有：131-红外探测法常采用的元件是反射式红外线光电传光敏电阻ST188TCR5000CNY70RPR220常用反射式红外线光电传感器的外形132-光敏电阻ST188TCR5000CNY70RPR220常用反133-37-c.光滤波器：唯一仅让波长为红外线附近光谱通过的滤光透镜，可用来加强光敏晶体管的抗噪声能力﹝红外线以外不可见与可见光的干扰﹞。红外线光反射器型CNY70是小车在导引线﹝电工胶带﹞上的感测组件，CNY70的内部结构如下图所示，其中包含红外线发光二极管、光敏晶体管，以及光滤波器，其功能分别如下：a.红外线发光二极管：类似发光二极管﹝LED﹞的功能，当PN两端加上顺向偏压时可发出波长为800nm的红外线可见光。b.光敏晶体管：为一个对红外线波长具敏感反应的光侦测组件，当光敏晶体管受红外线照射时为低阻抗，而未受光照射时则呈高阻抗。134-c.光滤波器：唯一仅让波长为红外线附近光谱通过的滤光透镜，可CNY70的内部结构、引脚图135-CNY70的内部结构、引脚图39-下图为用CNY70设计的巡迹电路检测电路136-下图为用CNY70设计的巡迹电路检测电路40-CNY70红外线光反射器电路的感测工作原理分析：+5V经330Ω限制电流后，供应光LED稳定电流，可稳定且持续发出红外线不可见光。当CNY70前放置一反射物，如用手去遮盖等，光LED所发射的不可见光经反射物反射至光敏晶体管接收，此时光敏晶体管饱和，rCE阻抗小，VE接近+5V，接下来经史密特反相触发器4584处理后，输出V0等于0V，LED不亮。当CNY70前未放置反射物，则红外线LED所发射的不可见光无法有效反射至光敏晶体管，因此光敏晶体管截止呈现高阻抗，使VE接近0V，经史密特反相触发器4584处理后，输出V0等于5V，LED亮。注︰4584是一个史密特反相触发器，它在此电路中兼具有两个功能，一是对光敏晶体管之接收信号VE予以整形，二是将整形后的数字信号取反相且作缓冲输出。137-CNY70红外线光反射器电路的感测工作原理分析：4.声音检测电路方案声音检测电路方案1：138-4.声音检测电路方案声音检测电路方案1：42-

上图为小车能听声音动作的启动电路，其中MIC为麦克风，VA为R8、R11分压的直流电压，因此，当没有声音发出时，直流电压VA=4.24V经耦合电容C1、C2的VBC充电，很快耦合电容C1充饱形同断路，此时基极电阻R5很大，无足够的IB电流使晶体管Q2导通，因此Q2截止，V0=5V。而当操作者拍手时，MIC内部的薄膜因跟着声波震动，使得MIC两端出现声波，如下图所示，此交流信号的直流准位经R4、R9提升至VA，经电容耦合后，声波之大小足以推动电晶体Q2，使Q2导通，因此输出电压V0=0V。详细的电路波形如下图所示。139-上图为小车能听声音动作的启动电路，其中MI方案1电路各点波形：140-方案1电路各点波形：44-声音检测电路方案2：没有检测到声音时其输出端为高电平，当麦克风接收到一定强度的声音时其输出端变为低电平。调节RP1电位器可以调节声音检测电路的灵敏度，环境噪声比较大时，应降低灵敏度，在环境噪声较小时可以提高灵敏度。-声音检测电路方案2：没有检测到声音时其输出端方案1：LED数码管显示。优点：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。缺点：数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多,显示信息少，不宜显示信息量大的特点。方案2：采用LCD1602液晶显示器。可以显示各种英文及数字，微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易用单片机进行控制。经比较选择LCD1602液晶显示器作为显示器件。5.显示电路的选择142-方案1：LED数码管显示。方案2：采用LCD1602液晶显示6.路程检测电路的选择方案1：方案2：方案3：增量式光电编码盘：143-6.路程检测电路的选择方案1：方案2：方案3：增量式光电编码红外线光电遮断式测距方案工作原理分析：144-红外线光电遮断式测距方案工作原理分析：48-开关式霍尔元件测距方案工作原理分析：

将磁钢固定在小车的车轮上,将霍尔传感器安装在靠近小车轮子的固定位置，当小车轮子转动时,磁钢也跟着转动,当磁钢转到霍尔传感器附近时，霍尔传感器的输出端输出由高变低的脉冲，将脉冲接到单片机的定时器/计数器输入端，对脉冲信号进行计数，就可以计算出小车车轮转动的圈数,假设为N,并设车轮的周长为L,则路程S=N*L,就可以计算出小车在一段时间内的行程。145-开关式霍尔元件测距方案工作原理分析：将磁钢固定在小车的车增量式光电编码盘工作原理分析：146-增量式光电编码盘工作原理分析：50-增量式编码器的工作原理：增量式光电编码盘上只有A、B、C三条码道，只需要三对红外发射接受管。在A、B码道上分别刻有等距离的黑白相间标识（或透光缝隙）并相互错开半个缝宽（90度），C道只有一个黑点，每转一圈出一个脉冲。应用增量式编码器可以得到运动的方向（正转、反转）；运动的速度；位移等信息。147-增量式编码器的工作原理：增量式光电编码盘上只7.避障电路方案方案1：采用激光传感器测距。能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格高。方案2：采用超声传感器测距。由发射和接受两大部分组成，除了电路，主要器件是超声换能器，其基本原理是基于压电效应。发射与接受往往使用同一个探头。超声波测距是通过发射声波，接受反射回波并计算回波时间从而得出与反射物体的距离。R=V×T/2简易机器人往往应用超声波探测前方障碍物的距离，从而实现避障功能。超声波不受被测物体的透明度、颜色、电导率的影响，但不适合测量海棉或棉织物等吸音材料。148-7.避障电路方案方案1：采用激光传感器测距。能非常准确地测出超声波脉冲回波式检测示意图149-超声波脉冲回波式检测示意图53-超声波发射硬件电路超声波接收模块电路150-超声波发射硬件电路超声波接收模块电路54-方案3：红外线避障

红外避障原理：用红外发发射管发出振荡频率约38KHz的红外光线。当前方有障碍物时，红外接收头能接收到38KHz的红外反射信号后，接收头输出脚输出低电平；当前方没有障碍物