循跡小車原理

1、尋跡小車在歷屆全國大學生電子設計競賽中多次出現了集光、機、電于一體的簡易智能小車題目。筆者通過論證、比較、實驗之后，制作出了簡易小車的尋跡電路系統(tǒng)。整個系統(tǒng)基于普通玩具小車的機械結構，并利用了小車的底盤、前后輪電機及其自動復原裝置，能夠平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運行。總體方案整個電路系統(tǒng)分為檢測、控制、驅動三個模塊。首先利用光電對管對路面信號進行檢測，經過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進行實時控制，輸出相應的信號給驅動芯片驅動電機轉動，從而

2、控制整個小車的運動。系統(tǒng)方案方框圖如圖1所示。圖1智能小車尋跡系統(tǒng)框圖傳感檢測單元小車循跡原理該智能小車在畫有黑線的白紙“路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線的反射系數不同，可根據接收到的反射光的強弱來判斷“道路”—黑線。筆者在該模塊中利用了簡單、應用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝

3、在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號。傳感器的選擇市場上用于紅外探測法的器件較多，可以利用反射式傳感器外接簡單電路自制探頭，也可以使用結構簡單、工作性能可靠的集成式紅外探頭。ST系列集成紅外探頭價格便宜、體積小、使用方便、性能可靠、用途廣泛，所以該系統(tǒng)中最終選擇了ST168反射傳感器作為紅外光的發(fā)射和接收器件，其內部結構和外接電路均較為簡單，如圖2所示：圖2ST168檢測電路ST168采用高發(fā)射

4、功率紅外光、電二極管和高靈敏光電晶體管組成，采用非接觸式檢測方式。ST168的檢測距離很小，一般為8~15毫米，因為8毫米以下是它的檢測盲區(qū)，而大于15毫米則很容易受干擾。筆者經過多次測試、比較，發(fā)現把傳感器安裝在距離檢測物表面10毫米時，檢測效果最好。R1限制發(fā)射二極管的電流，發(fā)射管的電流和發(fā)射功率成正比，但受其極限輸入正向電流50mA的影響，用R1=150的電阻作為限流電阻Vcc=5V作為電源電壓，測試發(fā)現發(fā)射功率完全能滿足檢測需要

5、；可變電圖4系統(tǒng)的程序流程圖小車進入循跡模式后，即開始不停地掃描與探測器連接的單片機IO口，一旦檢測到某個IO口有信號變化，程序就進入判斷程序，把相應的信號發(fā)送給電動機從而糾正小車的狀態(tài)。車速的控制車速調節(jié)的方法有兩種：一是用步進電機代替小車上原有的直流電機；二是在原有直流電機的基礎上，采用pwm調速法進行調速?？紤]到機械裝置不便于修改等因素，這里選擇后者，利用單片機輸出端輸出高電平的脈寬及其占空比的大小來控制電機的轉速，從而控制小車的