自动追光避障小车.doc

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1、自动追光自动避障电动小车摘要本设计基于STC89C52单片机为控制器，设计实现了一个带有自动寻光、自动避障、自动追光太阳能充电系统的电动小车。本系统包含控制器、步进电机及驱动、小车寻光、超声波避障、太阳能板充电以及太阳能板自动追光等模块。该自动追光自动避障电动小车能够在2m*2m的场地自动寻找光源前进，在无白炽光光源情况下，小车可沿自然光源方向前进；利用超声波检测前方多个障碍物并能绕道前行；在到达光源一定位置后，小车能够停止前进；车上太阳能板能够自动追光并始终对准光源并给锂电池充电，且有LED灯显示充电状态；小车能在规定的时间跑完全程并能自行停止。整个系统实现了全部功能要求，运行稳定

2、。关键词：STC89C52步进电机寻光避障太阳能板1．引言随着生产自动化、环保的发展需要，电动车、太阳能已经越来越广泛地应用到实际中。随着科学技术的发展，电动车的传感器种类也越来越多，其中红外传感器、超声波传感器已经成为自动行走和避障的重要部件；太阳能技术也渐渐地进入人类的生活。设计小车必须能够在2m×2m的场地自动寻找光源前进；能够检测前方多个障碍物并能绕道前行；车上太阳能板能够自动追光始终对准光源并给锂电池充电，且有显示充电状态；小车能在规定的时间跑完全程并能自行停止。为实现设计要求，电动小车必须由多种多个传感器控制完成，寻光、避障传感器的选择及电路设计是本设计的关键，而实际的检

3、测对此类的传感器的要求较高，怎样避免和解决上述问题也是本次设计的难点。因此，本设计将围绕这些方面展开。系统的设计框图如图1所示。电机驱动避障电路寻光电路控制器太阳能充电电路太阳能追光电路AD采样电路图1电动小车系统框图本设计电动小车由直流电机驱动后轮前行，通过车头两侧的光敏电阻寻找光源，在遇到路障时通过超声波传感器电路能够检测障碍并绕道继续寻光前进。在小车行进过程中，由车前侧的两个光敏电阻追踪光源，通过转动步进电机控制太阳能板旋转，并面对光源给蓄电池充电。在整个过程中，控制器控制各模块的协调运行。2方案的设计2.1方案的比较与选择2.1.1下车寻光、太阳能板追光模块方案一：采用发光二

4、极管方案。该方案在实际使用时，容易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到。主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况都有直接关系。虽然可采取超高亮度发光二极管降低一定的干扰，但这又增加额外的功率损耗。方案二：采用光敏电阻追光，该设计采用的光源是白炽灯，白炽灯是在照明的时候能够产生大量的热量，我们可以利用该特性，采用热敏电阻制作一个停车模块。热敏电阻的阻值能够随着周围热的不同而改变，然后通过比较器控制小车靠近光源时自动停车。考虑到光敏电阻的灵敏度较高，价格便宜，电路较简单，结合实际的应用环境，因此我们采用方案二。2.1.2避障模块方案一：用超声波传感器进行避障。超声波

5、传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。超声波传感器在避障的设计中应用广泛。方案二：用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。考虑到本系统需要迎光检测障碍物，环境复杂。白炽灯对光电开关的接收干扰较大，为了使用方便，便于操作和调试，系统最终选择了方案一。2.1.3电机模块方案一：采用直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整围广；过载能

6、力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转；能满足生产自动化系统各种不同的特殊运行要求。方案二：采用步进电机。采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。但是，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适合于小车等有一定速度要求的系统。基于以上分析，选择方案一。2.2硬件模块设计2.2.1小车寻光电路为了达到准确的寻找光源，电路采用光敏电阻来寻光。当小车在行进中，我们考虑到光源的固定位置，且有障碍物的影响，进而在小车的头部位置左、右、两侧放置两个光敏电阻。光敏电

7、阻接收到光源发出的光源时，单片机可直接对接收到的信号进行判断是否检测到光源，并通过对检测到的信号进行处理来决定小车的运动方向。2.2.2避障电路超声波传感器有发送器和接收器，它是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化。超声波测距的原理一般采用渡越时间法，首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物的距离。超声波传感器具有测量一定的测量围，一般从几厘米到几米不等。本系统采用专门的超声波传感器集成模块（实物图见