課程設計---黑線檢測系統(tǒng)設計

1、<p>　　題目: 黑線檢測系統(tǒng)設計</p><p><b>　　一．功能要求：</b></p><p>　　如果光電傳感器碰到黑線，電機正轉，其他情況電機不轉?？梢哉{節(jié)黑線色度觸發(fā)點。</p><p><b>　　二．器件選擇：</b></p><p>　　電烙鐵一把，萬用表一塊，穩(wěn)壓電

2、源一個，ST188，繼電器一個，可變電阻一個，電阻若干，導線若干，面包板一個，電機一個。</p><p><b>　　三．方案論證: </b></p><p><b>　　1系統(tǒng)設計原理：</b></p><p>　　要實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求，就必須使用三極管將傳感器發(fā)出的光電流放大再通過三極管的電壓放大，當電壓值超過繼電器的

3、跳轉電壓，繼電器跳轉。通過用兩個三極管交替導通來控制繼電器的開關跳轉從而實現(xiàn)該功能要求。當碰到黑線時，電機正轉；其他情況電機不轉。然后設計一個放大電路來控制繼電器的開關跳轉，從而控制電機的工作狀態(tài)。</p><p>　　2主要元器件原理及其選擇：</p><p>　?。?）紅外傳感器ST188簡介</p><p>　　含一個反射模塊（發(fā)光二極管）和接收模塊（光敏三極

4、管），通過發(fā)射紅外信號看接收信號變化判斷檢測物體狀態(tài)的變化</p><p>　　A,K之間接發(fā)光二極管，CE之間接光敏三極管（二者在電路中均正接，但要串聯(lián)一定的電阻值）</p><p><b>　　（2）光電特性：</b></p><p>　?。?）繼電器（relay）的工作原理和特性：</p><p>　　電磁式繼電器

5、一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電

6、器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。</p><p>　　四．系統(tǒng)的軟件仿真：</p><p><b>　　仿真電路：</b></p><p><b>　　仿真方法：</b></p><p>　　打開PROTEUS軟件，在元件庫中搜索所需的元器

7、件。</p><p>　　將所搜索到的元器件添加到元器件板中，再選定元件添加到電路板上，繪制成電路圖。</p><p>　　單擊窗口左下方的運行鍵，觀測電路運行結果。</p><p><b>　　仿真結果：</b></p><p>　　上圖是在PROTEUS環(huán)境下繪制的圖。所繪制的電路圖在剛開始運行時電機不轉，當不斷增加

8、電位器的阻值時，也不能實現(xiàn)繼電器開關的跳轉。在調試過程中，我們發(fā)現(xiàn)是由于元件的參數(shù)不合要求，在修改了元件參數(shù)后，電路實現(xiàn)了繼電器的跳轉。但是在調節(jié)電位器的過程中繼電器兩次跳轉，終于在第二次修改元件參數(shù)后實現(xiàn)了一次跳轉。使電路的仿真結果符合了實驗要求。</p><p>　　五．系統(tǒng)測試與性能分析：</p><p>　　在仿真成功之后進行了在面包板上的調試。領取到元器件后開始連接電路，連接完電

9、路后，運行后發(fā)現(xiàn)電路無法工作。仔細檢查電路后，發(fā)現(xiàn)問題的關鍵在于我們所使用的光電式反射傳感器的自身阻值與在仿真時所使用的電位器的阻值上有很大的偏差。會出現(xiàn)這末大的問題，都是由于對ST188 的不了解。我們不得不停下手頭的工作，去查閱有關于ST188的資料。在仔細了解了該元器件的主要特性之后，我們修改了一些元件的參數(shù)，在之后，我們一步一步的調試，終于實現(xiàn)了功能。</p><p>　　我們了解到ST188在遇到黑線時

10、，發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光大部分都被黑線吸收，傳感器阻值很大，在遇到白線時，發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光大部分反射回去，而我們要使用的繼電器的跳轉電壓為3V左右，所以我們必須要控制發(fā)光二極管的發(fā)光強度，從而控制傳感器輸出端的光電流，以達到使通過三極管放大的電壓能達到繼電器的跳轉電壓。不斷地調節(jié)電位器，發(fā)現(xiàn)電路在100—200歐姆之間效果最明顯。能夠非常靈敏的控制電機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)實驗要求。</p><p>　　在調試過

11、程中，我們一直在為無障礙物這種狀態(tài)定性，剛開始時，我們認為該狀態(tài)歸屬于白線狀態(tài)，以為在白天的光照情況下，自然光中的紅外線能大量反射進入傳感器。直到我們在調試過程中陷入僵局時，我們才意識到無障礙物時可能屬于黑線狀態(tài)。而事實證明，無障礙物時，并沒有大量的紅外光反射進入傳感器。所以，只存在兩種情況，黑線和白線狀態(tài)。不存在第三種情況，無障礙物狀態(tài)屬于黑線狀態(tài)。</p><p><b>　　六．硬件實現(xiàn)：<

12、/b></p><p>　　以上為我們焊接好的電路板，此次實驗需要改進的地方很多，最簡單的實現(xiàn)方法是利用單片機控制，由于不同的顏色對紅外線的反射程度不同，導致三極管的輸出電壓值不同，可通過調節(jié)使黑線和非黑線的輸出電壓值分別為單片機的低電平和高電平，從而用單片機控制電機的轉動。由于時間有限，單片機的知識也不足夠，沒有在實踐中嘗試自己的新想法，敬請老師予以諒解。</p><p><

13、b>　　七.設計心得：</b></p><p>　　本次課程設計我們做的是黑線檢測系統(tǒng)設計，主要是通過ST光電紅外傳感器使光線照射到板上并反射，由于黑線和白紙的反系數(shù)不同，根據(jù)接收到的反射光強弱判斷是否黑線，如果是黑線，繼電器不導通，電機正轉，如果不是黑線，繼電器導通，電機停止轉動。實驗中我們互相配合，分工完成了實驗的設計，仿真，面包板模擬電路及焊接電路的環(huán)節(jié)。</p><p

14、>　　其中我主要負責的是電路的仿真，學習了ISIS 7 professional軟件仿真和protel軟件仿真，成功實現(xiàn)了電路的仿真。此次仿真過程中我遇到很多問題，剛開始的時候沒有發(fā)器件，我們仿真主要用的是紅外傳感器和LM324實現(xiàn)，可等到發(fā)了器件之后才發(fā)現(xiàn)并沒有給比較器，而是給了兩個三極管，沒辦法，我們只得重新設計，最終在我們幾個的共同努力之下找到了解決方案。</p><p>　　實驗中，我們從一開始的一

15、籌莫展，到討論電路圖，查找資料，焊接電路，反復調試，最后實現(xiàn)系統(tǒng)功能，我感受到了合作和自學的重要性，四個人一起討論研究電路，出現(xiàn)問題一起檢查解決，不僅可以交流經(jīng)驗學習知識，還增進了同學間的情誼，進一步鍛煉了自己的交際說話能力。同時，我們自己查找資料，研究問題，提高了自己獨立思考和解決問題的能力。實驗的不足之處是我們對元器件都不是很熟悉，設計和仿真也不太熟練，動手能力太弱，使實驗的進度有所影響，以后應該多查資料，盡快熟悉電路，多動手，努力

16、使實驗做到最好。</p><p><b>　　八，參考文獻：</b></p><p>　　1、《傳感器與傳感器技術》 科學出版社 何道清 2006年</p><p>　　2、《電子技術基礎 模擬部分》 高等教育出版社 康華光 2004年</p><p>　　3、《傳感器及傳感器技術應