作品名称：D2-1型巡线小车

学校：南京市第九中学

班级：高一（10）

姓名：曹同学

第一部分：设计方案

设计思路：

巡线小车是指小车可一直沿着黑色路线自动行走。

众所周知，黑色物体表面和白色物体物体表面对光线的反射系数是不同的，光线照在黑色物体表面时反射回来的光线就比较弱，而当光线照在白色色物体表面时反射回来的光线就比较强，自动巡线小车就是根据接收到反射光线的强弱来判断小车相对“黑色路线”的位置。在行驶过程中自动循线小车发光二极管发出的光线遇到地面反射后，被安装在旁边的光敏电阻接收到。当小车一侧光敏电阻在白色背景上方而另一侧光敏电阻在黑色路线上方时，该侧光敏电阻接收的反射光比较强，另一侧光敏电阻到的反射光会比较弱，就认为小车向该侧偏离路线，就加快本侧的车轮转速或减慢对面车轮转速；当小车行驶至该侧光敏电阻在黑色路线上方而另一侧光敏电阻在白色背景上方时，该侧光敏电阻接收的反射光比较弱，另一侧光敏电阻到的反射光会比较强，就认为小车向对面一侧偏离路线，就加快对侧的车轮转速或减慢该侧车轮转速；循环往复，小车在行驶过程中不断地调整行驶方向，从而保证小车一直沿着黑色路线行走。

电路原理图见图1。整个电路采用3V电源供电，发光二极管（LED4和LED5）发出的光线经地面反射后分别被光敏电阻（GR R13和GR R14）接收，接收到的光线越强光敏电阻（GR R13和GR R14）的电阻越小，光敏电阻（GR R13和GR R14）电阻的不同使得所串联电阻R7和R8正极端的电势也不同，光敏电阻（GR R13和GR R14）电阻的阻值越小所串联电阻（R7和R8）的正极端的电势就越低。电压比较器LM393就是对电阻（R7和R8）的正极端的电势进行比较。当小车车头向左偏离路线时，光敏电阻GR R13因下方为白色区域会接收到更多的光线电阻减小，光敏电阻GR R13串联电阻R7上端的电势减小，光敏电阻GR R14因下方为黑色区域会接收更较少的光线电阻减大，光敏电阻GR R14串联电阻R8上端的电势增大。在这种情况下电压比较器LM393的1脚输出低电平，7脚输出高电平，此时三级管Q1的基极电流会变大且流经电机M1的电流变大，三极管Q2的基极电流会变小且流经电机M2的电流变小，小车车头向右偏转。同理当小车车头向右偏离路线时，LM393的1脚输出高电平，7脚输出低电平，三级管Q1的基极电流会变小且流经电机M1的电流变小，三极管Q2的基极电流会变大且流经电机M2的电流变大，小车车头向左偏转。当小车车头没有偏离路线时，LM393的1脚和7脚都输出低电平，三级管Q1和Q2的基极电流都比较大且流经电机M1和M2的电流也比较大，小车车头继续朝前走。

图1 电路原理图

图2 控制系统的原理框图

第二部分：作品展示

俯视照片

底部照片

巡行照片

第三部分：使用说明书

1、 部件名称及用途

电机：包括2个直流电机和减速器 用于驱动小车向前行走。

电压比较器：2个10k电位器，1个LM393，2个8550三极管，通过比较确定小车车头的调整方向。

光敏电阻：该电路包括2个光敏电阻、2个发光二极管和若干个电阻，用于感知小车相对地面黑线的位置。

电源及开关：2节5号电池，提供运行所需的电源。

2、 安装方法：

2.1 电路装配

（1）按电路图和电路板上得标识符一次将色环电阻、8脚IC座、开关、电位器、三极管、电解电容、发光二极管焊在电路板上，注意IC座的方向不要焊错，芯片暂不安装。

（2）将电池盒安装电路板上的穿线孔和标识符的位置安装在电路板上，注意电源焊盘的极性不能焊反，通常红色导线为电源正极。

（3）将电路板正面向上，万向螺丝穿入孔中。并旋入万向轮螺母和万向轮拧紧。

（4）将电路板底面向上，按板子上标示符将发光二极管和光敏电阻焊接在板子上，要求发光二极管和光敏电阻距离万向轮球面5mm左右即可。

（5）在电池盒中装入2节5号电池，开关拨在NO位置上，此时传感器的2个发光二极管应当发光，如果不发光，可能是二极管正负极装反了，这是需将极性对调，调试成功后，弹起自锁开关断电待用。

2.2 机械零件装配

（1）将硅胶轮胎套在车轮上。

（2）将车轮用轮毂螺丝固定在电机减速轴上。

（3）将连接导线分成2截后上锡，分别焊在2台减速电机上。

（4）按电路板上得标识符将电机黏在电路板上。

（5）按标识符将电机上的引线焊接在电机板上。

2.3 调试

1）试测驱动电路，按下自锁开关通电，将8角IC的第1脚、第7角、第4角连接，减速电机的应当向着前方转动，否则调换相应的引线位置即可。如果电机不转，需检测三极管是否焊反，基极电阻阻值10欧姆是否正确。

2）断电后lm393芯片插入8角IC座上，上电后调节相应的电位器使小车能够黑线上正常行走且不会跑出黑线的范围。

1、 使用方法及说明：

（1）安装号2节5号电池，注意电池方向不能装反。

（2）将小车万向轮朝前车轮在后放置在黑色路线上方，万向轮放置在黑色区域内，小车的车轮分别在黑色路线2边。

（3）按下电源开关，小车将自动巡线运行。

2、 安全注意事项

焊接时，注意用电安全及小心烫伤。

电源正负极需避免短路。

5、保存方法及保质期

保存方法：取下电池，放置在阴凉干燥处，每隔一段时间应通电运行1次。

保质期：无。