基于單片機的多功能探測小車的設計畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】生活、勘探以及人類關注的探月工程。設計旨在設計出一款可以自主按照人類預設的軌。跡行走并完成指定任務的小車。E18-D80NK）作為前方障礙物及旁邊障礙物的檢測；采用紅外接收管作為火源的檢測；采用4位LED共陽數碼管實時顯示小車的路程；軟件部分采用了C語言進行編程。礙物檢測及放下硬幣作為過路費功能，金屬檢測功能，路程測量功能。新發明，是以后的發展方向。不需要人為的管理且使用較為簡單，具有一定的應用價值。

　　

【正文】 來控制 Q2 三極管（ 9012）B 極，當檢測到火源時，使 CPU 使 B 極為低電平，使三極管導通，繼電器的線圈得電后，導通形成回路，使開關（ K2）由關閉到打導通 狀態，即由 1— 2 跳到 1— 3。假如風扇的電源也用 5V 的話， J1 就直接到 5V，如果覺得風力不夠，可以將 J1 接到 電池電壓。J4 是風扇 上電機的 兩個引腳 ， 得電 后，自然可以實現滅火操作。 本作品 只使用了 三個電機，兩個驅動 輪子 行走，一個驅動風扇滅火 。 買風扇時，注意買兩葉 /三 葉 的那種，上面直接配有直流電機 。就可以省了許多麻煩 ，不要買電腦主機里面的那種，那樣 的風扇出來的風力很小 ，滅火很困難 。 圖 風扇控制電路 及風扇 第 16 頁 共 49 頁 圖 丟硬幣電路 停車放下硬幣電路，原先考慮用機器手 來完成，但是相對來說比較復雜。此電路的設計看起來就很簡單了。不過簡單之余也費了不少功夫。主要有以下三個原因 ： 當用刀打開斷電器時，發現里面的線很小，有次不小心將連到線圈引腳的一根給弄斷了。 一開始并不知道多大的繼電器才能吸引住硬幣，所以試了好幾個。以為是電壓的關系但是增大到電池電壓也無濟于事。 在這里買大個一點的繼電器。這樣形成的磁力才會強。 這點是最麻煩的，其實打開繼電器的外殼見的第一面磁性并不是最強的， 引腳的那一面才是磁性最強的一面。 由于第一次做這個東西，浪費了不少時間。 其實工作過程如下： CPU 控制 三極管 導通或截止 ，使得繼電器線 圈有電流流過，進而形成磁場，把硬幣放在繼電器上就可以吸住。當檢測到障礙物后就可以關閉三極管，線圈不得電，磁場失去，硬幣也就吸不住，自然掉下來，這部分的電路是放在車底的。 硬件資源介紹 （ 1） TCRT5000 光電傳感器模塊是基于 TCRT5000 紅外光電傳感器設計的一款紅外反射式光電開關。傳感器采用高發射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出信號經施密特電路整形，穩定可靠。 TCRT5000 具有結構緊湊， 發光光源和探測器排列在同一方向，以感知對象的存在。 紅外線 工 作波長為 950 毫米。工作時由藍色發射管發射紅外線，紅外線由遮擋物反射回來被接 收管接收。接收反射光線后的接收管呈導通狀態，與一電阻串聯即可組成 一個由發射管控制的分壓電路，由此可實現對遮擋物反射光線強度的檢測。我們經常利用這一特性去實現顏色識別 ，如黑白線 。其實物及 內部結構 如圖 所示。 第 17 頁 共 49 頁 圖 光電傳感器 實物及內部結構 （ 2）應用場合： 電度表脈沖數據采樣 、傳真機碎紙機紙張檢測、障礙檢測、 黑白線檢測 （ 3）基本參數： 外形尺寸：長 32mm~37mm；寬 ；厚 5mm 工作電壓： DC3V~，推薦工作電壓 5V 檢測距離： 1mm~8mm 適用，焦點距離為 （電感式接近開關） 介紹 型號： LJ18A38Z/BX 品名：電感式接近開關 外形：直徑 18 毫米圓柱體 檢測距離： 8 毫米（ mm） 檢測物體：金屬 /鐵 工作電壓：直流 636VDC 以內 輸出方式： NPN 三線常開 輸出電流： 300 毫安（ mA) 外殼材料：金屬 /銅 功能用途： LJ 系列接近開關（又稱無觸點行程開關）的作用是在接近金屬時就動作，廣泛應用于機床及其他設備的控制之用。 本作品 接近開關 為高頻振蕩型 如圖 ， 它以無接觸、無壓力、無火花，迅速地發出檢測信號，用以驅 動繼電器或邏輯門，它具有靈敏度高，頻率響應快，重復定位精度高，瞬 變過程短，輸出功率大，抗干擾性能好，工作穩定性可靠，使用壽命長等優點，開關內充以樹脂，使其全封閉，具有耐振、耐腐蝕及防水等特點。 第 18 頁 共 49 頁 圖 電感式接近開關 工作原理： 接近開關由三大部分組成：振蕩器、開關電路、放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流， 從而吸收了振蕩的能量 ,使振蕩幅度減弱以至于停振 ，使 接近開關達到反轉 ，由整形放大器換成二進制的開關電信號 ，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。目標離傳感器越近，線圈內的阻尼就越大 ， 阻尼越大 ,傳感器振蕩器的電流就越小 .電感式接近開關的電流損耗 ,隨著與金屬目標距離的減小而減小。 三根線的接法：棕 色的是接電源的正極，藍 色的是接電源的負極，黑色的是接負載（信號輸出）。 常開型（ NO）和常閉型（ NC）的區別： 一、 常開（ NO）是平常狀態下信號輸出線為斷開狀態，無信號輸出，當感應到物體時才閉合，輸出信號。 二、 常閉（ NC）是平常狀態下信號輸出線為閉合狀態，持續 信號輸出，當感應到物體時才斷開，關閉信號。 U 型光電開關 也稱 槽型對射式光電開關 如圖 所示 ， 是一款紅外線感應光電產品，由紅外線發射管和紅外線 接 收管組合而成 。 圖 槽型對射式光電開關 發射器和接收器于一體的 光電 傳感器，其發射器和接收器分別位于 U 型槽的兩邊， 第 19 頁 共 49 頁 并形成一光軸，當被檢測物體經過 U 型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了檢測到的開關信號。槽式光電開關比較安全可靠，適合檢測高速變化，分辨 透明與半透明物體，并且可以調節靈敏度。當有被檢測物體經過時，將 U 型 光 電開關 紅外線 發射器發射 的 紅外線接收器 并不能收到 ，于是光電開關就產生了開關信號。而槽寬則就決定了感應接收型號的強弱與接收信號的距離，以光為媒體，由發光體與受光體間的紅外光進行接收與轉換 。 U 型光電開關與其他 接近開關 一 樣， 都是 由于 沒有 機械運動，所以能對高速運動的物體進行檢測。鏡頭容易受有機塵土等的影響鏡頭免受污染后，光會散射或被遮光，所以在有活水蒸汽、塵土等較多的環境下使用的場合，需施加適當的保護裝置。受環境強光的影響幾乎不受一般照明光的影響，但像太陽光那樣的強光直接照射受光體時，會造成誤動作或損壞。 U 型光電開關的特點反應時間快， 抗干擾能力強，可直接與邏輯電路和光電耦器連接。 高分辨率，靈敏度高，無鉛，產品符合 RoHS 標準 U 型光電開關在電子設備上也應用的非常廣泛。 圖 槽型對射式光電開關應用 主要應用于煙霧 報警器、傳真機、小家電、照相機、投幣機、掃描儀、光碟機、 DSC（數位相機）等產品。 U 型光電開關的正向電壓： 反向電流： 10μ A 峰值波長：940nm 可視角度：℃集電極暗電流： 100μ A 存儲的最高溫度 ： 100℃存儲的最低溫度：40℃ 。 及 接收管的介紹 簡介與說明 ：紅外線接收管是在 LED 行業中命名的，是專門用來接收紅外線發射管發出的紅外線 光線的。一般情況下都是與紅外線發射管成套運用在產品設備當中。 特征與原理：紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導體器件，它的核心部件是一個特 殊材料的 PN 結，和普通二極管相比，在結構上采取了大的改變，紅外線 第 20 頁 共 49 頁 接收管為了更多更大面積的接受入射光線， PN 結面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且 PN 結的結深很淺，一般小于 1 微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮? 微安），稱為暗電流。當有紅外線光照時，攜帶能量的紅外線光子進入 PN 結后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產生電子 空穴對（簡稱：光生載流子）。它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強度越大，反向電 流也越大。這種特性稱為“光電導”。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下，所產生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載，負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應變化。 分類： 紅外線接收管有兩種，一種是光電二極管，另一種是光電三極管。光電二極管就是將光信號轉化為電信號，光電三極管在將光信號轉化 為電信號的同時，也把電流放大了。因此，光電三極管也分為兩種，分 別是 NPN 型和 PNP 型。 作用：紅外接收管的作用是進行光電轉換，在光控、紅外線遙控、光探測、光纖通信、光電耦合等方面有廣泛的應用。 如何選擇紅外 線接收管：紅外線最重要的參數就是光電信號的放大倍率，一般的有10001300 13001800 18002500，這些對靈敏度有決定作用。 紅外對管是 紅外線 發射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時候的總稱。 紅外線 ： 在光譜中波長自 至 400 微米的一段稱為紅外線，紅外線是不 可見光 線。所有高于絕對零度（ ℃ ）的物質都可以產生紅外線。 現代物理學稱之為熱 射線 。醫用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。 的 介紹 四位數碼管 是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管。能顯示 4 個數碼管叫四位數碼管。數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元（多一個小數點顯示）；按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發光二極管的陽極接 到一起形成公共陽極 (COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 4 位數碼管的驅動方式 靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯 第 21 頁 共 49 頁 碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅動 5 個數碼管靜態顯示則需要 5 8=40 根 I/O 端口來驅動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選 通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是 那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯 示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管 的 COM 端， 就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數 據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 4 位數碼管 的 引腳如圖 所示 ： 圖 數碼管引腳 4 位數碼管的參數 8 字高度： 8 字上沿與下沿的距離， 比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為 英寸。長 *寬 *高：長 —— 數碼管正放時，水平方向的長度；寬 —— 數碼管正放時，垂直方向上的長度；高 —— 數碼管的厚度。時鐘點：四位數碼管中，第二位 8 與第三位 8 字中間的二個點。一般用于顯示時鐘中的秒。 4 位數碼管區分共陰陽極的方法首先數碼管有共陰極和共陽極之分 ，區別他們的方法是若公共端接地，其他端接電源，若各段測試能亮，說明是共陰的，反之 為 共陽的；若公共端接電源，其他端分別接的，測得各端亮，則說明是共陽的，反之為共陰的。世面上的四位一體的數碼管一般都沒有 datasheet，所以掌握他們管腳的分布是很重要的