寻光 寻迹 电机驱动原理分析
浅谈电动小车循迹的基本设计原理
进、倒退、停止，并能灵活转向，在左右两轮各 （switch），先确定 4 个探测器中的哪一个探测
装一个电机分别进行驱动。当左轮电机转速 到了黑线，如果 InfraredML（左面第一级传感
高于右轮电机转速时小车向右转，反之则向 器）或者 InfraredSL（左面第二级传感器）探测
左转。为了能控制车轮的转速，可以采取 到黑线，即小车左半部分压到黑线，车身向右
线行走，通常采取的方法是红外探测法。
二级通常是在超出第一级的控制范围的情况
红外探测法，即利用红外线在不同颜色 下发生作用，它也是最后一层保护，所以它必
的物体表面具有不同的反射性质的特点，在 须要保证小车回到正确轨迹上来，则通常使
小车行驶过程中不断地向地面发射红外光， 第二级转向力度大于第一级，即 level2>level1
控制单元，本文以台湾凌阳公司的 SPCE061A 纸，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大 [7]吴兴惠.传感器与信号处理[M].电子工业出
单片机为例予以介绍。SPCE061 是一款拥有 依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器的 版社,1998.
2K RAM、32KFlash、32 个 I/O 口，并集成了 探测范围，这时第二级动作，再次对小车的运 [8]杨自厚.自动控制原理[M].冶金工业出版
三、红外探头的安装
一些简单的算法。例如，在对小车进行纠偏
在小车具体的循迹行走过程中，为了能 时，适当提前停止纠偏，而不要等到小车完全
精确测定黑线位置并确定小车行走的方向， 不偏时再停止，以防止小车的过冲。
需要同时在底盘装设 4 个红外探测头，进行 参考文献
两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性。其 [1]徐爱军.智能化测量控制仪表原理与设计
循迹小车原理
寻迹小车在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。
笔者通过论证、比较、实验之后,制作出了简易小车的寻迹电路系统。
整个系统基于普通玩具小车的机械结构,并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置,能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
总体方案整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。
首先利用光电对管对路面信号进行检测,经过比较器处理之后,送给软件控制模块进行实时控制,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而控制整个小车的运动。
系统方案方框图如图1所示。
图1 智能小车寻迹系统框图传感检测单元小车循迹原理该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶,由于黑线与白纸对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。
笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。
红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。
在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地面时发生漫发射,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,则小车上的接收管接收不到信号。
传感器的选择市场上用于红外探测法的器件较多,可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头,也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。
ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛,所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射与接收器件,其内部结构与外接电路均较为简单,如图2所示:图2 ST168检测电路ST168采用高发射功率红外光、电二极管与高灵敏光电晶体管组成,采用非接触式检测方式。
ST168的检测距离很小,一般为8~15毫米,因为8毫米以下就是它的检测盲区,而大于15毫米则很容易受干扰。
笔者经过多次测试、比较,发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时,检测效果最好。
R1限制发射二极管的电流,发射管的电流与发射功率成正比,但受其极限输入正向电流50mA的影响,用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压,测试发现发射功率完全能满足检测需要;可变电阻R2可限制接收电路的电流,一方面保护接收红外管;另一方面可调节检测电路的灵敏度。
电子工程基础讲座--智能车及光寻迹原理
光电转换电路：
T1是一只光敏三级管。在接收到前方射入的红外光时便产生电流 I2，I2随接收的光强度而 变；I2流过W2，便产生随射入光强度而变的电压降U0。
三. 51单片机的AD转换
1. STC12C5A60S2系列单片机性能与特点
STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机是宏晶科技生产的新一代8051单片机。指令代码与 8051完全兼容；I/O口分布与8051类似；与8051相比具有以下特点： 1. 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期， 2. 工作电压：有5.5V - 3.5V（5V单片机）也有3.6V - 2.2V（3V单片机） 3. 工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz 4. 用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节...... 5. 片上集成1280字节 RAM 6. 通用I/O口可设置成四种模式：弱上拉、强推挽/强上拉、仅为输入/高阻、开漏 7. ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 8. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM) 9. 看门狗 10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地） 11. 外部掉电检测电路: 在P4.6口有一个低压门槛比较器 12. 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5% 到±10% 以内) 13. 共4个16位定时器 14. 3个时钟输出口 15. 外部中断I/O口7路 16. PWM(2路）/ PCA（可编程计数器阵列,2路） 17. A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次 )
循迹避障寻光自动小车
循迹避障寻光电动小汽车摘要：采用美国A TMEL公司资源丰富的A Tmegal128产品作为主控芯片进行设计系统整体结构1模块方案比较与论证1.1车体设计方案1：自己制作电动车。
经过考虑，若自己制作电动车，价格便宜，可靠性良好，但制作工序复杂，耗费大量时间，在如此紧迫的赛程里，我们只能选择放弃此方案。
方案2：使用已有车模改装。
在已有车模的基础上进行改装，省去了制作电动车的大量时间，且可靠性高，用塑料做的车架，比铁制小车更轻便、美观，综合考虑，我们选择此方案。
1.2控制器模块方案1：可采用A T89C51，A T89C51是一款带4K字节FLASH 寄存器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器128×8位内部RAM，32可编程I/O线两个16位定时器/计数器，5个中断源，电路简单，编程也比较容易，资料齐全,芯片很便宜,也很容易买到,适合入门级，由于I/O不足，一旦数据量很大、涉及复杂运动控制等内容时，A T89C51就力不从心了。
运算的速度和效率低也是A T89C51的一个缺点.。
方案2：采用美国A TMEL公司资源丰富的A Tmegal128产品作为主控芯片进行设计。
A Tmegal128为基于A VR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，具有快速、灵活、集成度高、加密性强和易实现等诸多优点。
A Tmegal128具有128KB的系统内可编程FLASH、4KB 的SRAM、35个中断、53个通用I/O口线、32个通用寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器（T/C）、2个USART、面向字节的两线接口TW1、8通道10位ADC、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE 1149.1规范兼容的JTAG测试接口，以及6种可以通过软件选择的省电模式。
总的来说，CPU构架不同，虽然都是8位的，但指令集不同，A Tmega128是用RISC的，哈佛结构的总线；A T89C51是用CISC，冯诺衣曼结构的总线。
寻迹避障小车原理
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。
寻光 寻迹 电机驱动原理分析
单片机 控制信 号输入
使能端5V有效 工作
电机驱动模块介绍
输出给 电机
注;这里的 VCC为大电压 是给电机提供 电源
V2变大 假设V2=4.6VT
V3电压 4V
V2>V3 反向端大于同向端
参考模电课程 运放作为比较
V2
器部分
则OUT5输出低电平为低0给 单片机识别，单片机通过if来 扫描out5给的引脚
一、无光照情况
光敏电阻R1变大
V2变小 假设V2=3.2V
V3电压不变还是 4V
V2<V3 同向端大于反向端 参考 模电课程 运放作为比较器部分
接
发
收
射
一、没有检测到黑线，则
H4发光到白纸光反射到H4 接收端，H4接收端导通， 导通则T1接地=0（提问会 不会等于0，哪位有测试）
二、有检测到黑线，则 H4发光到黑线光全部被吸 收，H4接收端，没有收到 任何信号，因为H4不导通 （截止），则T1=VCC （提问T1会不会等于5V， 哪位有测试）
寻迹电路分析
检测到白纸有接收到反射光 LM324 2脚比较器反向端T1=0V 3脚比较器同向端=3V 同向端大于反向端则OUT1输出1
检测到黑线没接收到反射光了 调试方法，黑色物体
LM324
遮挡传感器检测T1脚 电压变化是否正常
2脚比较器反向端T1=5V 3脚比较器同向端=3V
调节电位器R13,使得3 脚电压介于（2脚）
则OUT5输出为高电平1给单片机 识别，单片机通过if来扫描out5 给的引脚
一、有光照情况
寻光电路测试方法 光敏电阻R1变小
测试光敏
V2变大 假设V2=4.6V
电阻阻值 测2点电 压
循迹小车电路分析
循迹小车电路分析循迹小车是一种能够根据预定路径行驶的智能小车，通常使用红外传感器对车辆周围环境进行检测和判断，以实现自动导航。
下面将对循迹小车的电路进行分析。
1.电源电路：循迹小车的电源电路提供电源供电，通常使用锂电池或干电池。
电源电路还包括电源开关、电源指示灯和电压降压电路，用于保护电路和提供稳定的工作电压。
2.传感器电路：循迹小车主要使用红外传感器进行循迹。
传感器电路的主要作用是接收传感器输出信号，并进行信号放大和滤波处理，以提供可靠的循迹信号给控制电路。
传感器电路还包括调节电位器，用于校准传感器的感应距离和灵敏度。
3.控制电路：控制电路是循迹小车的核心部分，它接收传感器电路输出的循迹信号，并根据设定的算法进行信号处理和逻辑判断。
控制电路一般采用微控制器或单片机作为控制核心，通过编程实现对小车的控制和导航功能。
控制电路还包括继电器、电平转换电路和数字信号处理电路等。
4.驱动电路：驱动电路是将控制电路的输出信号转化为驱动电机和舵机的电流信号，从而控制小车的运动。
驱动电路通常采用H桥电路，通过控制H桥电路的开关状态，实现对电机的正反转和速度调节。
驱动电路还包括电机驱动模块、电机调速器和电机保护电路等。
在循迹小车电路中，各个电路之间通过电缆连接，形成完整的电路系统，以实现循迹小车的功能。
除了以上所述的电路，循迹小车还可以添加其他辅助电路和功能模块，如红外避障模块、声音检测模块、蓝牙通信模块等，以扩展循迹小车的功能和应用范围。
总之，循迹小车的电路设计涉及电源电路、传感器电路、控制电路和驱动电路等多个部分，其中控制电路是核心，通过传感器检测信号、控制逻辑判断和驱动电机等，实现循迹小车的自动导航和运动控制。
不同的循迹小车电路设计可能会有所不同，但总体上都需要考虑电路的稳定性、可靠性和功能扩展性，以提供高效的循迹性能和功能。
基于单片机的寻光、寻迹小车
智能化传感测控系统的设计与研究基于单片机的寻光、寻迹小车作者：***学号：********摘要本寻光、寻迹小车可对未定路线（移动红外光源提供）和以定路线（黑色胶带提供）进行追踪，两种工作方式之间用无线电遥控进行转换。
寻光方面主要要用红外接收管，寻迹方面主要采用红外放松接收对管，另在车辆行进速度和转向上，采用PWM脉冲宽度调制的方法对直流电机进行控制，控制芯片选用LM298。
小车选用的处理器是AT89C51关键词：AT89C51 红外PWM 信号处理LM298AbstractThis minicar can follow both the certain(given by the black adhesives tape) and uncertain(given by the infrared ray) trace. The two modes can be transferred by a wireless remote control. When it’s looking for the infrared ray, we use the infrared receiver, and when it’s looking for the black adhesives tape, we use the infrared transmitter-receiver. We choose PWM and LM298 to control the electromotor, and choose AT89C51 for the cpu.Key words: AT89C51 Infrared Ray PWM Signal Process LM298目录摘要 (2)Abstract (2)第一章绪论 (4)题目的选择第二章系统设计 (5)2-1方案分析与论证2-1-1.AT89C51单片机2-1-2.寻红外光方法2-1-3.寻黑胶带方法2-1-4.电机的选择和控制2-1-5.遥控方式2-2系统设计基本原理2-3系统框图第三章硬件电路设计 (8)3-1红外接收头的接收方式和信号处理3-2反射式红外发送接收对管的使用3-3电机驱动电路第四章系统软件设计 (11)4-1方向的判别程序4-2 PWM脉冲宽度调制的实现4-3 程序流程图第一章绪论题目的选择目前，智能车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶。
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V2
寻光电路测试方法
测试光敏 电阻阻值 测2点电 压 接单 片机
一、有光照情况 光敏电阻R1变小 V2变大 假设V2=4.6V V3电压 4V V2>V3 反向端大于同向端 参考模电课程 运放作为比较 器部分 则OUT5输出低电平为低0给 单片机识别，单片机通过if来 扫描out5给的引脚
V2
一、无光照情况 光敏电阻R1变大
R6不变 有光照1R1变小 则V2变大 无光照R1变大 则V2变小
一、有光照情况
寻光电路分析
光敏电阻R1变小 V2变大 假设V2=4.6VT V3电压 4V V2>V3 反向端大于同向端 参考模电课程 运放作为比较 器部分 则OUT5输出低电平为低0给 单片机识别，单片机通过if来 扫描out5给的引脚 一、无光照情况 光敏电阻R1变大 V2变小 假设V2=3.2V V3电压不变还是 4V V2<V3 同向端大于反向端 参考 模电课程 运放作为比较器部分 则OUT5输出为高电平1给单片机 识别，单片机通过if来扫描out5 给的引脚
寻迹电路分析
检测到白纸有接收到反射光 LM324 2脚比较器反向端T1=0V 3脚比较器同向端=3V 同向端大于反向端则OUT1输出1
检测到黑线没接收到反射光了 LM324 2脚比较器反向端T1=5V
调试方法，黑色物体 遮挡传感器检测T1脚 电压变化是否正常
调节电位器R13,使得3 3脚比较器同向端=3V 脚电压介于（2脚） 反向端大于同向端则OUT1输出0 T1电压的最大和最小 值之间
注;这里的 VCC为大电压 是给电机提供 电源
电机驱动模块介绍
前言
本页介绍了寻迹电路、寻光电路、电机驱 动电路的工作原理，并进行了电路分析。 希望给爱好者有所帮助
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寻光电路分析
V2
V2的电压计算公式
Байду номын сангаас
VCC VCC R6 VCC V2 R6 R1 R6 R1 R6 R1 1 R6
发 射
接 收
寻迹电路分析
一、没有检测到黑线，则 H4发光到白纸光反射到H4接收 端，H4接收端导通，导通则T1 接地=0（提问会不会等于0，哪 位有测试）
发 射
接 收
二、有检测到黑线，则 H4发光到黑线光全部被吸收， H4接收端，没有收到任何信号， 因为H4不导通（截止），则 T1=VCC（提问T1会不会等于5V， 哪位有测试）
寻迹电路分析
当OUT1=0时候发光二极管亮，起指示作用 接单片机5个引脚，单片机通过if语 句识别到0，为测到有黑线下载福强电子的5V电源电路
5V
VCC>5V 一般6-12V
不加滤波电容 后的5V输出
起缓冲作用
5V
起滤波作用 加滤波电容后 的5V输出
单片机 控制信 号输入
输出给 电机
使能端5V有效 工作
测3点电压
V2变小 假设V2=3.2V V3电压不变还是 4V V2<V3 同向端大于反向端 参考 模电课程 运放作为比较器部分 则OUT5输出为高电平1给单片机 识别，单片机通过if来扫描out5 给的引脚
如果V3不介于 V2最大值和最 小值之间，请调 节104电位器
寻迹电路分析
一、没有检测到黑线，则 H4发光到白纸光反射到H4 接收端，H4接收端导通， 导通则T1接地=0（提问会 不会等于0，哪位有测试） 二、有检测到黑线，则 H4发光到黑线光全部被吸 收，H4接收端，没有收到 任何信号，因为H4不导通 （截止），则T1=VCC （提问T1会不会等于5V， 哪位有测试）