自动排爆车设计报告及源程序.doc

自动排爆车（G题）
摘要：本设计是一个以单片机为主控制器的自动排爆车系统，它具有自动进入危险现场、自动检测可疑铁磁材料薄片并将其带到出发点和自动分段计时等功能。在检测到可疑铁磁材料时，小车会发出声光提示讯号，此时电磁铁机械手便会工作将其“拿起”，最后小车会带着可疑铁磁薄片回到出发点并自动停车将铁磁材料薄片放下。综合测试表明，本设计圆满完成了赛题的基本要求和发挥部分要求。
关键字：声光报警 无线传输 铁磁薄片 单片机 自动排爆
1赛题分析
认真分析赛题，我们认为赛题要求制作的自动排爆车要能完成如下的功能：
1）小车由起始点出发，穿过通道进入危险现场。
2）进入危险区后，小车要能遍历整个圆形区域，要求无盲区，遍历的时间要尽量小。检测到可疑物后，要能发出声光讯号，同时应能将可疑物“捡起”。
3）小车带着可疑物要能自动回到起始点，到达起始点后小车要能自动停车。整个过程中，行车时间不得超过5分钟，车体各部分不能压着边界线。
4）增加无限传输模块，将小车运行状态及计时数据传送到自制的接收显示装置。
5）计时系统采用分段计时的方式，从起始点到检测到可疑物的时间为t1，从检测到可疑物到再回到起始点的时间为t2。
2系统设计方案

认真分析题目要求，不难确定该系统主要由显示模块、主控制模块、声光报警模块、铁磁材料薄片探测模块、电机驱动模块、无限传输模块和巡线模块等组成。：
系统整体框图
主控制器通过判断巡线模块输入的信息，控制小车的行车状态。当小车检测到可疑物时，铁磁材料探测模块会将此信息传入主控制，主控制器此时会发出声光报警讯号，同时电磁铁模块电路便会工作，将可疑物“拿起”。


方案一：选用AT89S52 作为主控器件 该单片机为51系列增强型8位单片机，它有32个端口，基本上能满足设计的所有要求，但其处理速度稍慢。
方案二：选用凌阳SPCE061A单片机为主控器件 SPCE061A 凌阳单片机是具有强大功能的16 位微控制器，它内部集成7路10位ADC和 2 通道10位DAC，并且I/O 口资源丰富，可以直接完成各输入和显示输出的控制，处理速度更快。
本赛题要求小车要在5分钟内完成所有的动作，当小车检测到边界线时，主控制器要能及时作出反应，这就要求主控制器要有很高的处理速度。基于以上分析，我们选择方案二。
寻边界线模块
方案一：选择摄像头检测 利用图像提取技术或像素提取技术，根据摄像头拍摄到的图片决定下一步的运动方向。但是其价格较贵，容易受到干扰，而且不易控制。
方案二：选择反射式红外对管 该对管由发射管和接收管两只管子组成，它同LM324比较器和其他一些简单的器件组成黑色边界线检测单元电路。
本设计中，只需检测电路能正确识别“黑”与“白”两种路况信息即可。红外对管检测具有精确度高、抗干扰能力强和简单易用等特点，而摄像头检测易受光线的干扰，系统不够稳定，反映速度也不及红外对管。相对来讲，红外对管具有更高的性价比，因此我们选择方案二。

方案一：采用电感线圈构造一个电感三点式高频振荡的电路 当有金属靠近时，随电感量的改变振荡电路的振荡频率也会相应发生变化，主控制器据此便可判定有没有检测到金属。但这种电路的Q值较高，电感不易测得。
方案二：选择电感接近式开关 该传感器是由LC高频振荡器和放大处理电路组成。当有金属物体接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，金属物体内部在磁场的作用下会产生涡流。感生的涡流会反作用于接近开关，使接近开关的振荡能力衰减，其内部电路的参数就会相应发生变化，根据相关参数的变化即可识别出有无金属物体接近，这种检测电路具有简单易用的特点。
基于以上分析，我们选择方案二。

方案一：采用动态数码管显示 此方案是靠人眼的视觉暂留效应和循环扫描的方式实现动态显示的，显示的任一时刻最多只有一只管子是点亮的。这种显示方案具有实现简单、显示亮度高和稳定等优点。但系统需要显示的信息量较大，并且要显示英文字母等信息，采用数码管显示技术无法实现这一要求。
方案二：采用LCD1602显示 液晶显示器具有功耗低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定等特点，以及可视面积大、画面效果好、显示内容多等优点，并且它还可以显示图案、英文字母和汉字等信息。因此，只需用一块LCD1602就可以显示所需显示的全部内容，其性价比远优于动态显示。
由于本排爆系统需显示“ready”、“time”和“go”等大量的信息，所以我们选择方案二。
电机的选择
排爆小车的任何一个动作都需要由电机来完成，故电机的选择非常重要。