自动往返电动小汽车系统设计 第2页
第二章   系统原理框图
系统实现框图及工作原理
此设计主要分信号采集及转换、主控系统、驱动电路、稳压电源及显示五部分。该设计的原理框图如图4所示：
图4
信号采集及转换 信号的采集                                                                          
 
图5图6
由于小汽车在行驶过程中要求传感元件有较高的灵敏度及较高的可靠性，所以我们选用了光电传感元件对信号进行采集。本设计中有四处采用光电传感元件。分别位于小车两旁、前部，汽车内部对车速及行驶距离的信号采集以及车底部对黑线条的检测。其中前三处的传感元件运用光栅将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。调制光照射到光电器件上就产生一个电信号脉冲，经放大器整形后单片机利用下降沿计数。而在汽车底部的检测光电元件是利用光的反射原理，当小汽车在白色区行驶时，反射光使信号持续为高电平，而行驶到黑色区后，无反射光，信号转化成低电平，由此得到脉冲。
由于采集电路得到的光电信号转化成电信号后，信号较弱，且含有直流分量的类正弦波。CPU对其不能进行检测。所以必须加入一个整形放大电路对波形进行调整。设计中我们曾采用过达林顿管、两极与非门对信号进行调整，但都达不到理想的效果。为此我们采用LM324四运放整形放大电路（如图5所示）：由2脚输入0.7V的基准电压，与A端的采集信号相比较，经Z1钳位。放大电路的输入输出波形如图6所示： 
主控系统
此图为主控系统原理图，由P1.0控制电机驱动电路，P1.1控制小车的正反转向，若小车在行驶过程中检测到路标，从T1口中断，由程序控制电机转速。
图7图8
稳压电源部分
采用9V干电池为小汽车供电，当小汽车在加速或反向瞬间，电机的瞬时电流可达400-500mA，所以采用两块干电池并联的方式，以提供足够大的电流。
此设计中除电机外，其它系统如显示部分、主控部分等均可用5V供电，这样会使耗电量大大减少，以达到节能的目的，所以采用了集成稳压电路对其供电。原理图如下图7所示：
驱动电路
如果想驱动小汽车的电机，电流必须达到一定的值。这就要求驱动电路能为电机提供足够大的电流。在本设计中使用两个三级管组成达林顿管，这种复合管电流放大系数很高，正好满足了我们对大电流的需求。其原理如图6所示。
显示部分
本设计显示部分采用了点阵式的液晶显示模块，与数码管相比有以下几个优点：功耗低，接线少，可显示复杂字符。 
第三章   主要电路设计
光电检测的设计
为了检测到地上的黑线，根据小车所处的位置改变行驶状态，采用64型光电检测器采集外部信息传给IOB2作为外部中断源，遇到黑线将产生一个中断，通过对中断的计数确定小车位置，并对行驶状态做出相应的反映。764型光电检测器输出形式为晶体管集电极开路输出，接4.7K的上拉电阻。光电管的测量最大范围为1.5－18.5cm，实际安装距地面为 2cm。发射管发出红外线光电信号，接收管接收到反射的光信号以后输出低电平,　接收管没有接收到反射的光信号时输出高电平，输出电平直接送IOB2做外部中断的信源。红外光电检测器连接电路如图2所示。具体连接请参见附带的Protel 99 SE原理图。

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