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智能寻迹小车设计与制作学习目标通过该项目的实施, 熟悉电路板各层的作用; 熟悉手动布局及手工布线绘制电路板的步骤; 了解 PCB 制版方法就安装调试产品的效果。
电路板设计具体要求如下:●使用单层电路板。
●电源地线铜膜线的宽度为 40mil 。
●一般布线的宽度为 25mil 。
●人工放置元件封装。
●人工连接铜膜线。
●布线时考虑只能单层走线。
●单层电路的顶层为元件面,底层为焊接面,同时还需要有丝网层、底层阻焊膜层、禁止层和穿透层。
布线时只要在底层布线就可以了,而线宽可以在铜膜线属性中设置。
●巡迹小车电路板实物参考如图 1-2所示。
电路原理如图 1-3所示。
(aTop Layer(b Bottom Layer图 1-2 巡迹小车电路板顶层、底层实物图注意:●在画电路板图中更改线宽属性前需要更改最大线宽值:首先选择 Dsign/Rules 菜单, 然后在弹出的窗口中选择 Routing 页面,再在 RuleClasses 下拉框中,选择Width Constraint规则,按下该规则窗口中的 Properties 按钮, 屏幕弹出设置窗口, 将该窗口中将 Maximum Width 设置为 100mil 。
●如果不设置该规则,就不能将线宽改宽。
学习指南1.1 主要元器件及其封装整机电原理图如图 1-3所示, LM393图 1-3 智能寻迹小车电原理图LM393实物LM393元件符号LM393封装 DIP-8光敏电阻 CSD5 光敏电阻元件符号光敏电阻封装电阻实物电阻元件符号电阻封装 AXIAL0.3可调电阻 10K 实物图可调电阻 10K 封装1.3 操作指南任务 01 创建 PCB 图文件首先启动 PROTEL99SE ,建立设计数据库,如图 1-6所示,可以进入设计文件夹“ 【 Document 】” , 执行菜单命令【 File 】 /【 New 】或在工作区内单击鼠标右键,选择【 New 】选项,会弹出如图 1-7所示的选择文件类型的对话框。
循迹避障小车原理一）小车功能实现利用光电传感（红外对射管，红外发射与接收二极管组成）检测黑白线，实现小车能跟着白线（或黑线）行走，同时也可避开障碍物，即小车寻迹过程中，若遇障碍物可自行绕开，绕开后继续寻迹。
二）电路分析1.光电传感循迹光电传感器原理，利用黑白线对红外线不同的反射能力。
然后通过光敏二极管或光敏三极管，接收反射回的不同光强信号，把不同光强转换为电流信号，最后通过电阻，转换为单片机可识别的高低电平。
光电传感器实现循迹的基本电路如下图所示、循迹传感器基本电路电路解释：TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。
Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，signal 输出高电平，当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，signal输出低电平。
寻迹部分调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于白线宽度最合适，一般白线宽度选择围为3 –5 厘米比较合适。
注意：该传感器的灵敏度是可调的，偶尔传感器遇到白线却不能送出相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小灵敏度。
另外，循迹传感器的安放也算是比较有讲究的，有两种方法，一种是两个都是放置在白线侧但紧贴白线边缘，第二种是都放置在白线的外侧，同样紧贴白线边缘。
我们通常采用第二种方法。
编写程序使小车遇白线时，小车跟着白线走。
当小车先前前进时，如果向左偏离了白线。
那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向右拐。
回到白线后。
两传感器输出信号为高电平。
小车前进。
如果小车向右偏离白线，左边传感器产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向左拐。
如此如此，小车必不偏离白线。
若小车的两对光电传感器同时输出的信号为高电平（黑底）或低电平（白底），即单片机判断的都为高电平或低电平，小车向前直走，在此过程中（直走）小车若遇白线，小车又重复上面动作跟着白线走。
智能小车红外循迹巡线传感器原理与应用电路2011-09-27 11:24智能小车是指由单片机控制的，可以修改程序的，在程序的控制下，能够自由移动，自动完成特定功能的小车。
它集计算机技术，软件编程，自动控制，传感器技术，机械结构于一体，是学习信息技术，机器人的最佳载体。
小车循迹指的是小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。
也可用CCD，CMOS 摄像头方案，光电优点：1．电路设计相对简单2．检测信息速度快3．成本低缺点：1．道路参数检测精度低、种类少2．检测距离短3．耗电量大4、容易受外界光线干扰摄像头优点：1．检测前瞻距离远2．检测范围宽3．检测道路参数多缺点：1．电路相对设计复杂2．检测信息更新速度慢3．软件处理数据较多红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。
单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
常用的红外探测元件有红外发光管，红外接收管，红外接收头，一体化红外发射接收管。
红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。
比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。
红外发光二极管：外形和普通发光二极管LED相似，发出红外光。
管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
红外线发射管有三个常用的波段，850NM、875NM、940NM。
根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
循迹避障小车原理一）小车功能实现利用光电传感（红外对射管，红外发射与接收二极管组成）检测黑白线，实现小车能跟着白线（或黑线）行走，同时也可避开障碍物，即小车寻迹过程中，若遇障碍物可自行绕开，绕开后继续寻迹。
二）电路分析1.光电传感循迹光电传感器原理，利用黑白线对红外线不同的反射能力。
然后通过光敏二极管或光敏三极管，接收反射回的不同光强信号，把不同光强转换为电流信号，最后通过电阻，转换为单片机可识别的高低电平。
光电传感器实现循迹的基本电路如下图所示、循迹传感器基本电路电路解释：TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。
Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，signal 输出高电平，当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，signal输出低电平。
寻迹部分调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于白线宽度最合适，一般白线宽度选择范围为3 – 5 厘米比较合适。
注意：该传感器的灵敏度是可调的，偶尔传感器遇到白线却不能送出相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小灵敏度。
另外，循迹传感器的安放也算是比较有讲究的，有两种方法，一种是两个都是放置在白线内侧但紧贴白线边缘，第二种是都放置在白线的外侧，同样紧贴白线边缘。
我们通常采用第二种方法。
编写程序使小车遇白线时，小车跟着白线走。
当小车先前前进时，如果向左偏离了白线。
那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向右拐。
回到白线后。
两传感器输出信号为高电平。
小车前进。
如果小车向右偏离白线，左边传感器产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向左拐。
如此如此，小车必不偏离白线。
若小车的两对光电传感器同时输出的信号为高电平（黑底）或低电平（白底），即单片机判断的都为高电平或低电平，小车向前直走，在此过程中（直走）小车若遇白线，小车又重复上面动作跟着白线走。
采用数字电路的循迹小车本着从简到繁的原则，我们首先来制作一款由数字电路来控制的智能循迹小车，在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。
下面我们先来熟悉一下三个主要器件：光敏电阻器件这就是光敏电阻，它能够检测外界光线的强弱，外界光线越强光敏电阻的阻值越小，外界光线越弱阻值越大，当红色LED光投射到白色区域和黑色跑道时因为反光率的不同，光敏电阻的阻值会发生明显区别，便于后续电路进行控制。
LM393比较器集成电路LM393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。
它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。
输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。
带减速齿轮的直流电机直流电机驱动小车的话必须要减速，否则转速过高的话小车跑得太快根本也来不及控制，而且未经减速的话转矩太小甚至跑不起来，我们专门定做的这种电机已经集成了减速齿轮大大降低了制作难度非常适合我们使用。
首先我们来熟悉一下整机的工作原理图，LM393随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向上，整个过程是一个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。
组装步骤：第一步：电路部分基本焊接电路焊接部分比较简单，焊接顺序按照元件高度从低到高的原则，首先焊接8个电阻，焊接时务必用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性的元件如三极管、绿色指示灯、电解电容务必分清楚极性尽量参考我们图片的元件方向焊接，焊接电容时引脚短的是负极插入PCB丝印上阴影的一侧，焊接绿色LED时注意引脚长的是正极，并且焊接时间不能太长否则容易焊坏，D4 D5 R13 R14 可以暂时不焊，集成电路芯片可以不插，初步焊接完成后请务必细心核对，防止粗心大意。
