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简易自动控制小车（D题）
摘 要
本设计采用单片机作为小车检测和控制的核心，以实现按键设置和自动控制功能。通过多个红外光电传感器对汽车运动方向进行检测，使其沿着引导线前进，运用PWM直流电机调速技术，完成对汽车运动速度和运动方向的控制，同时还利用霍尔传感器实现了对运动距离的测量，并用静态显示电路显示小车的运动路程。基于一些完备而可靠的硬件设计，使用了切实的软件算法，实现了小车的自动控制。
关键词：H型PWM电路 红外检测 霍尔传感器 静态串显
一、方案的选择与论证：
图1
对各模块的实现．分别有以下一些不同的设计方案：
1、电动机驱动调速模块
方案—：采用数控电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是数控电阻的元器件价格比较昂贵，不实用。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压会降低效率，而且实现也很困难。
方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整，这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管，使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H 型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快稳定性也极强．是一种广泛采用的PWM调速技术。
基于上述理论得分析，我们采用了方案三。
2.光控电路模块
探测引导黑线的原理大致是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线。一般可采用以下几种方案：
方案—：可见光发光二极管与光敏三极管组成的发射—接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏三极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误
判和漏判；虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。
方案二：使用红外发光二极管和接收管组合。由于红外光波长比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具以下优点：尺寸小，质量轻，能有效的抗可见光波段的伪装，对辅助装置要求最少，对人眼无伤害。
方案三：利用激光。摩托大奖赛此方案虽然抗干扰性强，可靠性高，但其缺点在于体积大、功耗大、价格高。
通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，采用方案二来完成数据采集较为合适。
3．车轮检速及路程计算模块
方案—特斯拉宣布裁员：采用霍尔集成片。该器件内部由三片霍尔金属片组成，当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通。在非磁材料的圆形转盘上粘贴一块磁钢，将转盘固定在被测转轴上，霍尔传感器固定在转盘外缘附近，转盘每旋转一周，霍尔传感器便输出一个脉冲，通过对脉冲的计数进行转速和里程测量。用霍尔元件电路简单，易实现。
方案二：采用干簧继电器，在具有磁性的60个齿的齿轮的边缘处放置干簧继电器，由于齿轮旋转，它的齿产生的磁场足以使干簧继电器的触点进行切换。触点的连续不断吸合与断开，便产生一系列脉冲，通过对这些脉冲的计数进行转速测量。但继电器的响应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。
鉴于以上分析，我们采用霍尔集成片。
4、显示装置的选择
方案一：8位动态显示。可以用一块74138和CD4511组成动态显示，该方案电路较为简单，但显示时闪烁不定，让人眼花缭乱。
方案二：8位静态串行显示。该电路由8个74164组成，虽然电路较为复杂，但显示稳定。
此实验中我们采用方案二，取其静态优点，以实现路程的稳定显示。
5．方案小结：
标致召回经过一番仔细的论证与比较，我们决定了系统各个主要模块的最终方案如下：
二手普拉多价格电动机驱动与调速模块：采用达林顿管的H型PWM电动机驱动电路
车轮检速模块：采用霍尔传感器
路面引导线检测模块：采用反射式红外发射—接收器
起亚k3贷款显示装置的选择：静态串行显示
二、系统的具体设计与实现
1．系统的硬件设计
⑴ 电动机PWM驱动模块的电路设计与实现
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