电子设计基础与创新实践教程-课件 【ch12】综合创新实践项目

第十二章综合创新实践项目电子设计基础与创新实践教程01简易智能电动车PARTONE任务：设计并制作一辆简易智能电动车，其行驶路线示意图如图所示。简易智能电动车1．基本要求（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引导线到达B点。在直道区铺设的白纸下沿引导线埋有1～3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁片时须立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在直道区检测到的薄铁片数目。（2）电动车到达B点以后进入弯道区，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）。C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光指示信息。（3）电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。电动车必须从两个障碍物中间通过且不得与其接触。（4）电动车完成上述任务后应立即停车，但全程行驶时间不能大于90秒，行驶时间达到90秒时必须立即自动停车。2．发挥部分（1）电动车在直道区行驶过程中，存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。（2）电动车进入停车区后，能准确驶入车库，要求电动车的车身完全进入车库。（3）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。（4）其他。简易智能电动车简易智能电动车说明（1）跑道上面铺设白纸，薄铁片置于纸下，铁片厚度为0.5～1.0mm。（2）跑道边线宽度为5cm，引导线宽度为2cm，可以涂墨或粘黑色胶带。示意图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。（3）障碍物1、障碍物2可由包有白纸的砖组成，其长、宽、高分别为50cm、12cm、6cm，两个障碍物分别放置在障碍区两侧的任意位置。（4）电动车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：长度≤35cm，宽度≤15cm。（5）光源采用200W白炽灯，白炽灯泡底部距地面20cm，其位置如图所示。（6）要求在电动车顶部明显标出电动车的中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。评分标准硬件电路设计1．电动机驱动电路电动车采用L298N电动机驱动模块，其直流驱动电流最大为4A。ENA/ENB是输出使能引脚，IN1/IN2控制OUT1与OUT2之间的电动机，IN3/IN4控制OUT3与OUT4之间的电动机。可通过单片机输出PWM波的方式控制电动机的转速。2．循线检测电路循线传感器选择TCRT5000。TCRT5000红外发射管发射红外线，当没有遇到黑线时，接收端收到反射回来的信号，接收三极管导通，通过LM393比较器输出低电平；如果遇到黑线，接收端收不到反射回来的信号，接收三极管截止，通过LM393比较器输出高电平。在电动车底部安装3～7个同样的循线模块，分别位于车头的左、中、右部，配合相应的算法，满足循线控制使用要求。3．金属传感器电路使用接近开关（LJ18A3-8-Z/BX）作为金属探测传感器，将接近开关安装在电动车底部（离地1cm），当检测到薄铁片时，输出低电平。硬件电路设计4．障碍检测电路选用红外一体化接收头及555定时器来设计障碍检测电路。R_P1用来调整红外光的载波频率（40kHz），R_"P2"用来调整发光二极管的强度以调整检测距离。5．光源检测电路使用光敏电阻来探测光源，光敏电阻的阻值随光强大小在20kΩ～220kΩ之间变动，将光敏电阻与一个2kΩ～10kΩ的电阻串联分压作为比较器输入电压，与阈值电压进行比较即可判断光强，且阈值电压可通过滑动变阻器进行调整。6．距离和速度测量电路行进距离可通过测量轮子的转动圈数并换算得到，可使用光电测量仪或者霍尔传感器来测量。硬件电路设计软件设计按照“循线—停车—避障—寻光—停车”的程序运行，流程图如图所示。软件设计02数字化语音存储录放系统PARTONE任务：设计并制作一个数字化语音存储录放系统，系统框图如图所示。数字化语音存储录放系统要求：1．基本要求（1）放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调。（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz。（3）ADC：采样频率𝑓_𝑠=8kHz，字长=8位。（4）语音存储时间≥10秒。（5）DAC：变换频率𝑓_𝑐=8kHz，字长=8位。（6）回放语音质量良好

评分标准数字化语音存储录放系统说明：不能用单片语音录放芯片实现本系统。1．语音采集及放大电路语音采集通过驻极体话筒实现，驻极体话筒的灵敏度高，但是方向性差，如果采用单端输入，会引入较大的背景噪声，因此采用差分输入的方式，即用两只话筒分别接差分放大器的正负端，可对语音信号的共模噪声起到抑制作用，并且可以有效抑制零点漂移及温漂。驻极体话筒的输出电压约为1mV，一级放大倍数为100倍，再经过放大倍数最大为100倍的二级可调放大电路，即可灵活实现46dB的增益。硬件电路设计2．滤波器电路人耳感知声音的频率范围为300～3400Hz，为尽量减少外界噪声干扰，需要设计带通滤波器，使经过存储录放的声音清晰且不失真。带通滤波器可采用低通滤波器与高通滤波器串联而成。低通滤波器的截止频率为34