2011年全国大学生电子设计竞赛论文
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2011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（C题）【本课题】2011年9月6日学院：院系：摘要智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。
智能电动小车就是其中的一个体现。
设计者可以通过软件编程实现它的行进、绕障、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。
因此，智能电动小车具有再编程的特性，是机器人的一种。
根据本设计的要求，确定如下方案：以STC10F40XE单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用光电传感器、金属探测传感器、超声波传感器组成不同的检测电路，实现小车在行驶中自动寻迹、探测预埋金属铁片、躲避障碍物等问题。
并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对小车的智能控制。
这种方案能实现对电动小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足系统的各项要求。
本设计采用了比较先进的STC10F40XE为控制核心，功耗很低。
该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、娱乐等许多方面。
尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。
所以本设计与实际相结合，现实意义很强。
AbstractSmart as a modern new invention, is the future direction of development, it can follow a pre-set patterns in an environment where automatic operation without human management, can be applied to science and exploration purposes. Smart electric car is one embodiment. Designers can implement it through software programming of the road, around the barrier to stop the precise control and inspection data storage, display, without human intervention. Therefore, smart electric car with a re-programming features, is a robot.to the design requirements, determine the following programs: the STC10F40XE microcontroller as the core control circuit, modular design, the use of optical sensors, metal detector sensors, ultrasonic sensors of different detection circuit, driving the car in automatic tracing to detect embedded metal iron, avoid obstacles and other issues. And the measurement data to the microcontroller for processing, and then detected by the microcontroller according to a variety of data to achieve intelligent control of the electric car.program can achieve the status of the electric car movement in real-time control, control flexibility, reliability and high precision to meet the system requirements.This design uses a more advanced STC10F40XE for the control of the core, low power consumption. The design of practical significance, can be applied to archeology, robotics, entertainment and many other aspects. Especially in the soccer robot research has good prospects; archaeological also applied to the ultrasonic sensor to detect. Therefore, the design and practical combination of strong practical significance.目录第一章系统方案设计与论证 (1)1．1系统方案 (1)1.2各模块 (1)1.21比较电压模块： (1)1.23探测轨迹模块 (5)第二章智能小车的论证与选择 (7)2.1车体方案论证与选择： (7)2.2电机驱动模块方案与选择： (7)2.3控制系统的论证与选择 (7)2.4电路原理图： (8)2.41单片机最小系统原理图 (8)2.42 蜂鸣器原理图 (8)2.43 L298电机驱动原理图： (9)2.44 LM393比较电路原理图 (9)2.45 7805稳压电源原理图： (10)2.46 检测电路图： (10)第三章软件程序及调试 (17)第四章功能检测与调试 (18)第五章总结 (19)参考文献 (20)第一章系统方案与论证第一章系统方案设计与论证1．1系统方案本系统主要由电机驱动模块、比较电压模块、稳压模块、单片机模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
电机驱动模块：由恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N实现，L298是SGS公司的产品，L298N 的封装是15脚Multiwatt内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机。
L298内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
图1是其引脚图：图11.2各模块1.21比较电压模块：LM393是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要.比较器的所有没有用的引脚必须接地.LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关.通常电源不需要加旁路电容。
差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V.LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或OR ing功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。
当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。
图21.22稳压模块：L7805 输出电压，使其在大范围内有用对applications.These监管机构可以提供本地卡上规定，消除分布与单点问题相关的规定.每种类型采用内部电流限制，热关闭和安全区的保护，使得它本质上坚不可摧.如果有足够的散热提供，他们可以提供超过1A输出电流.虽然主要是由于设计固定电压调节器这些器件可以与外部元件用于获得可调电压和电流。
电压输出的79××系列。
顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。
注意事项在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。
当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。
当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。
另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
在78 ** 、79 ** 系列三端稳压器中最常应用的是TO-220 和TO-202 两种封装。
这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如附图所示。
从正面看①②③引脚从左向右按顺序标注，接入电路时①脚电压高于②脚，③脚为输出位。
如对于78**正压系列，①脚高电位，②脚接地，；对与79**负压系列，①脚接地，②脚接负电压，输出都是③脚。
如附图所示。
此外，还应注意，散热片总是和接地脚相连。
这样在78**系列中，散热片和②脚连接，而在79**系列中，散热片却和①脚连接。
8XX系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5V 直流电压的稳压电源电路。
IC采用集成稳压器7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。
当输出电流较大时，7805应配上散热板。
稳压二极管VD1串接在78XX稳压器2脚与地之间，可使输出电压Uo 得到一定的提高，输出电压Uo为78XX稳压器输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。
