馬雪麗，樊鉞驕，王宏陽(yáng)，孫進(jìn)龍

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000）

引言

現(xiàn)今，許多學(xué)校特別重視學(xué)生的動(dòng)手能力，有的老師會(huì)選擇讓學(xué)生制作循跡小車(chē)，不僅涉及到很多知識(shí)，還提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。在白底的紙上有條15 毫米寬的黑線(xiàn)，作為跑道，它是黑色的，小車(chē)可以自己行走，在拐彎處也不需要人為的操作，自己就能拐彎。雖然光源會(huì)同時(shí)射到白底和黑色跑道上，但是反光能力不一樣，紅色的LED 燈發(fā)出光源，會(huì)射到光敏電阻上，通過(guò)測(cè)量其電阻的大小，就可知道小車(chē)是不是在白色部分行走。

1 設(shè)計(jì)目的

通過(guò)小車(chē)的電路圖，完成小車(chē)的組裝和焊接，并且進(jìn)行調(diào)試。小車(chē)能夠沿著固定的路線(xiàn)自動(dòng)行走，能夠自動(dòng)的拐彎，全程不需要人進(jìn)行任何的操作。另外，將學(xué)到的電路知識(shí)，加以運(yùn)用，可以做到理論與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)。

2 設(shè)計(jì)要求

完成電路的設(shè)計(jì)，并且完成軟件對(duì)硬件檢測(cè)，完成小車(chē)的組裝和調(diào)試的工作。

2.1 主要元件介紹

2.1.1 光敏電阻器件

光敏電阻能檢測(cè)光強(qiáng)度，阻值與光照強(qiáng)度成相反的比例關(guān)系。光照越強(qiáng)，電阻值就越??；反之，光照越弱，電阻值就越大。當(dāng)紅色LED 燈亮?xí)r，光射到白色區(qū)域和黑線(xiàn)上，由于反光的能力不一樣，電阻值就會(huì)有很大的差別，有利于控制后續(xù)電路。

2.1.2 LM393 比較器集成電路

它對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，然后以此改變輸出電壓的高低。LM393 運(yùn)用集電極開(kāi)路輸出，需加上拉電阻，才能輸出高電平。

2.1.3 帶減速齒輪的直流電機(jī)

小車(chē)必須要減速，如果不減速的話(huà)，小車(chē)會(huì)跑的很快，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法控制，再者轉(zhuǎn)矩太小，小車(chē)會(huì)跑不起來(lái)。

3 整體分析

小車(chē)自動(dòng)循跡原理如下：通過(guò)對(duì)兩路光敏電阻相比，當(dāng)小車(chē)不平衡時(shí)，一側(cè)的電機(jī)停轉(zhuǎn)，另一邊的電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，因而使小車(chē)朝正確的方向行走，方向得以修正，這是一個(gè)閉環(huán)控制，因而控制非常的靈敏。一般情況下，小車(chē)是可以在黑色跑道上行駛的，能夠依據(jù)黑色軌道的變化進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。具體是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，就是在小車(chē)底盤(pán)上分別有兩對(duì)光敏電阻和發(fā)光二極管，這兩對(duì)分別對(duì)應(yīng)著兩個(gè)直流電機(jī)，發(fā)光二極管發(fā)射光線(xiàn)然后光敏電阻接收一部分之后可以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；也就是說(shuō)，當(dāng)小車(chē)行駛與黑色的軌道路線(xiàn)出現(xiàn)偏移，電路的光敏電阻變換會(huì)使小車(chē)兩側(cè)車(chē)輪出現(xiàn)變化，最終會(huì)讓小車(chē)回到軌道的正確路線(xiàn)上行駛?？傊@就是小車(chē)簡(jiǎn)單的自動(dòng)尋跡過(guò)程。

4 電路分析

圖1

由電路圖不難看出，小車(chē)的尋跡電路是分成四部分的，分別是傳感器部分電路、電壓比較器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源部分。第一部分的傳感器模塊是用來(lái)將外在的物理信息收集起來(lái)，并變成電壓電流信號(hào)；第二部分的電壓比較器模塊是電路圖的核心，也是控制小車(chē)轉(zhuǎn)向的重要所在；第三部分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊就是根據(jù)第二模塊得出的信號(hào)之后分別使其所對(duì)應(yīng)的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)；第四部分的電源模塊是提供電源，為整個(gè)電路，保證整體電路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 小車(chē)制作

5.1 安裝步驟

（1）檢查元器件是否缺失，仔細(xì)閱讀安裝說(shuō)明書(shū)。（2）將除了光敏電阻與對(duì)應(yīng)的LED 燈以外的元件焊接到電路板上。（3）安裝萬(wàn)向輪。（4）焊接光敏電阻和LED 燈。（5）將直流電機(jī)與電池盒安裝到電路板上，并將引線(xiàn)焊接完成。（6）對(duì)小車(chē)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。

5.2 注意事項(xiàng)

（1）在焊元件時(shí)，要注意次序，采用先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先矮后高，先耐熱后不耐熱元件。注意不要存在虛焊情況。（2）注意一些元件存在正負(fù)之分，不要接反。（3）注意直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)情況，正轉(zhuǎn)小車(chē)向前移動(dòng)。（4）在焊接光敏電阻與其對(duì)應(yīng)的LED 燈時(shí)，要注意離地面的高度。

5.3 調(diào)試

圖2

小車(chē)組裝好了以后，啟動(dòng)檢查是否可以按照要求正常循跡，如果不能循跡的話(huà)按照下面的方法調(diào)試：打開(kāi)小車(chē)電源開(kāi)關(guān)，用手捂住左邊的光敏電阻，調(diào)試左邊的可調(diào)電阻，調(diào)試到右邊的燈（電路板上方的紅發(fā)紅的指示燈）不亮和右邊的電機(jī)不轉(zhuǎn)，這一部分電路調(diào)試好了進(jìn)行下一步；下一步，用手捂住右邊的光敏電阻，調(diào)試右邊的可調(diào)電阻，直到調(diào)試到左邊的燈（電路板上方的紅發(fā)紅的指示燈）不亮和左邊的電機(jī)不轉(zhuǎn)，這樣就完成了調(diào)試，再次放到跑道軌跡上去測(cè)試，如果依舊無(wú)法正常循跡，再對(duì)可調(diào)電阻再進(jìn)行輕微的調(diào)試即可循跡了。

6 總結(jié)

通過(guò)對(duì)D2-1 型巡線(xiàn)小車(chē)的焊接與組裝，我的能力有了很大的提高。這次制作使焊接技術(shù)進(jìn)步了，尤其快焊接完成的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)焊接的比前邊的都好。還使我的看圖能力得到了提升，學(xué)會(huì)了組成元件的作用。在整個(gè)制作過(guò)程中，通過(guò)查閱大量的資料，我掌握了新知識(shí)，例如光電傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)不但讓我對(duì)電子技術(shù)知識(shí)更加的感興趣了，而且還讓我認(rèn)識(shí)到理論必須和實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，這樣才能更好的運(yùn)用我們學(xué)到的知識(shí)。在以后的學(xué)習(xí)中我要多鍛煉自己的動(dòng)手能力，讓自己變得更好。