2016TI杯电子设计大赛C题金属循迹小车.docx

2016年TI杯大学生电子设计大赛
自动循迹小车(C题)
【本科组】
摘要:
该系统以STM32F103VET6和89C52单片机为控制核心,采用了比赛指定的LDC1000电感传感器来探测铁丝和硬币,通过单片机产生的PWM和LM298模块控制电机,通过光耦传感器测量小车轮胎转动圈速,并应用LCD1602显示模块,以LM2596S为核心的电源电路为系统供电,从而实现了电动小车循迹、检测到硬币后蜂鸣器发出声响和实时显示小车行驶的距离和运行时间等功能。
整个系统的电路结构简单明了,可靠性能高,多次实验测试结果满足基本要求和大部分发挥部分的要求。
关键词:STM32F103VET6 89C52 LDC1000 智能小车
方案论证


方案一: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进行调整,此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。
方案二:采用专用L298N作为电机驱动。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动,它相应频率高,一块L298N可以分别控制两个直流电机。用该模块驱动电机,操作方便,稳定性好,性能优良。
因此决定采用方案二。

方案一:采用步进电机,步进电机具有快速启动和停止能力,其转换灵敏度比较高,正转、反转控制灵活。但是步进电机的价格比较昂贵,且该实验对小车速度等没有特殊要求,因而,不选取该方案。
方案二:采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性,调速平滑、方便。调整范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。可以满足实验要求。
因此选择方案二

方案一:使用TI公司生产的LDC1000模块自带的PCB线圈,其优点是布线精致,感应灵敏,但其探测范围小,对小车探测载体的机械结构要求较高。
方案二;使用自制线圈,其优点是检测范围大,但其精度不够高,且绕制难度较高。
综合考虑,选择方案一。

方案一:采用51单片机,操作简单,功耗低,廉价,但IO口不足,运行速率较低,无法控制LDC1000。
方案二:采用STM32单片机,高性能,低功耗,还有较多IO口,但操作相对较难。
经过综合评测,采用STM32控制小车循迹,51控制小车的实时显示的方案。

根据题目的要求,设计任务是通过使用TI公司生产的LDC1000电感数字转换器作为循迹传感器,在规定的平面跑道上自动按顺时针方向循迹前进,并对沿路检测到的硬币产生声光提示,而且实时显示路程与时间。为了完成上述功能,将整个系统设计
为四个基本模块,电机控制模块,信号采集与检测模块,检测提醒模块实时路程与时间显示模块,其中电机控制模块由稳压电源电路,L298N驱动电路两部分组成,信号采集与检测模块由小车正前方的扫描载体和LDC1000传感器构成的金属探头组成,检测提醒模块包括声—光报警电路,实时路程与时间显示模块是通过光耦传感器采集实时路程传输给ST89C52,通过处理使LCD1602显示路程与时间。
整个系统的总框图如下图所示

STC89C52
STM32F103VET6
光耦传感器
L298N驱动
蜂鸣器与小灯
LCD16