湖南工业职业技术学院学生毕业设计

（a）上位电路 （b）按键电平复位

（c）按键脉冲复位 图2-4 复位电路

2.3 电机驱动模块

采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路(如图2-5)。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了L298N 这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。

图2-5 H桥式电路

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2.4 循迹及避障模块

采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。(参考文献[3])

采用一只红外对管置于小车右侧。通过测试此种方案就能很好的实现小车避开障碍物，且充分的利用资源而不浪费。(参考文献[3])

2.5 机械系统

本题目要求小车的机械系统稳定、灵活、简单，而三轮运动系统具备以上特点。 驱动部分：由于玩具汽车的直流电机功率较小，而小车上装有电池、电机、电子器件等，使得电机负担较重。为使小车能够顺利启动，且运动平稳，在直流电机和轮车轴之间加装了三级减速齿轮。

电池的安装：将电池放置在车体的电机前后位置，降低车体重心，提高稳定性，同时可增加驱动轮的抓地力，减小轮子空转所引起的误差。简单，而三轮运动具备以上特点。

2.6电源模块

采用4支1.5V电池单电源供电，但6V的电压太小不能同时给单片机与与电

机供电。

第三章 硬件设计

3.1总体设计

智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用。将循迹光电对管分别装在车体下的左右。当车身下左边的传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车向左修正，当车身下右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车向右修正。

避障的原理和循线一样，在车身右边装一个光电对管，当其检测到障碍物时，主控芯片给出信号报警并控制车子倒退,转向，从而避开障碍物。

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3.1.1主板设计框图

主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1

图3-1 主板设计框图

元件 直流电机 单片机 红外对管 12M晶振 数量 2只 1 块 3只 1只 元件 电阻 二极管 蜂鸣器 杜邦线 数量 若干 若干 1只 若干 元件 片 电容 电位器 玩具小车 若干 若干 1个 数量 集成电路芯若干 排针 若干 3.2驱动电路（参考文献[4]）

小型直流电机专用驱动器，所用芯片L293属于H桥集成电路，其输出电流为1000mA，最高电流2A，最高工作电压36V，可以驱动感性负载，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动小型直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。本模块具有体积小，控制方便的特点。采用此模块定会使您的电机控制自如，应对小车题目轻松自如。驱动原理图如图3-2。

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图3-2 电机驱动电路

3.3信号检测模块

小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。

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，不断地向外发射红外光，当红外光遇到白色障碍物时发生漫反射，反射光被与之相对的接收管接收；如果遇到黑色物体则红外光被吸收，接收管接收不到红外光。将接收管的结果送给单片机。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来进行相应的处理。根据它的特性可以用于智能小车的寻迹或避障。红外对管白色为发射管，长引脚为正极，接高电位。黑色为接收管，长引脚接地，短引脚接高电位.电路图如图3-3。

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