山东大学课程设计自动循迹小车车体设计方案 1：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转 90 度甚至 180 度的弯角。再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。而且这种电动车一般都价格不菲。因此我们放弃了此方案。 方案 2：自己制作电动车。经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的 90 度和 180 度的转弯。 在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。 对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。 综上考虑，我们选择了方案 2。小车底盘如图 1 所示： 电机选择：最初我们在东明电子市场上买了两个旧电机，有计数脉冲，如下图所示：花费了 30 元的旧电机电机产生的脉冲经过实际比较，我们发现电机的轴太短，根本无法固定轮子，并且其中有一个电机的轴有缺陷，轴上有一个凹槽。最终不得不放弃使用这个电机而去西门从新买了两个新的减速电机，如下图：电机的固定采用的是铝合金直角垫片加铁丝捆绑的方式，这样做非常牢固，但是看起来不是很美观。轮子方案：在选定电机后，我们买了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子是在工程训练中心用尼龙棒在车床上作出来的，当时我们还戏称我们的小车是“机电一体化”的产品。轮子的截面图：万向轮：当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。并且可以轻松实现 90 度甚至 180 度原地转弯。硬件设计系统总设计电路图如下图， 式， 式。各部分电路图及说明：稳压电路：（上部分稳压至 12V，下部分稳压至 5V）机控制驱动： 可以参考 （光电对管检测电路）：可调电阻 以调节比较器的门限电压，经示波器观察，输出波形相当规则，可以直接够单片机查询使用。 而且经试验验证给此电路供电的电池的压降较小。因此我们选择此电路作为我们的传感器检测与调理电路。 实物与分析电源电路：由于本系统需要电池供电，我们考虑了如下几种方案为系统供电。 方案 1： 采用 10 节 电池供电，电压达到 15V，经 7812 稳压后给支流电机供电，然后将 12压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，因此，我们放弃了这种方案。方案 2：采用 3 节 充电式锂电池串联共 直流电机供电，经过 7812 的电压变换后给支流电机供电，然后将 12V 电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵，使用锂电池会大大超出我们的预算，因此，我们放弃了这种方案。方案 3：采用 12V 蓄电池为直流电机供电，将 12V 电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。虽然蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便，但由于我们的车体设计时留出了足够的空间，并且蓄电池的价格比较低。因此我们选择了此方案。 综上考虑，我们选择了方案 3。这个黑呼呼的东西，让我们可爱的小车变得很难看。稳压模块：方案 1： 采用两片 7812 将电压稳压至 12V 后给直流电机供电，然后采用一片 7809 将电压稳定至9V，最后经 7805 将电压稳至 5V，给单片机系统和其他芯片供电，但 7809 和 7805 压降过大，使 7809 和7805 消耗的功率过大，导致 7809 和 7805 发热量过大，因此，我们放弃了这种方案。 方案 2：采用两片 7812 将电压稳压至 12V 后给直流电机供电，然后采用 2576 将电压稳至 5V。2576的输出电流最大可至 3A，完全满足系统要求。 综上考虑，我们选择了方案 2。 稳压模块如下图：（左图：稳压模块）循迹传感器模块方案 1：用光敏电阻组成光敏探测器。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。因此我们考虑其他更加稳定的方案。 方案 2：用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响，因此我们放弃了这个方案。 方案 3：用 光电对管。一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。 用 装，其具有如下特点： 塑料透镜可以提高灵敏度。 内置可见光过滤器能减小离散光的影响。 体积小，结构紧凑。 当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。 此我们选择了方案 3。 安装后效果如下图： 下图是电压比较器：说明文件：设计名称：循迹小车时间：2006298 减速电机 光电对管 7812 7805作者：古欣 朱岩 王智涌 原瑞花 喻巧群/*/硬件资源分配 2电对管检测机右 机左 牌 行程检测/*/电机转向： 1 0 右电机前转 0 1 左电机前转/*/：电机驱动程序：/* 文件名： 电机驱动函数*/#*左电机动作*/左电机前进if(0) /加入调速指令(if(0) /加入调速指令(if(0) /左电机滑行0_(0_*右电机动作*/右电机前进 if(0) /加入调速指令1#= = = = M8#*/系统数据类型定义/*#1#IN(a,b) (a):(b)#BS(x) (x0)?(x):( /* 定义可移植的无符号 8 位整数关键字 */ /* 定义可移植的有符号 8 位整数关键字 */ /* 定义可移植的无符号 16 位整数关键字 */ /* 定义可移植的有符号 16 位整数关键字 */ /* 定义可移植的