目錄摘要2關鍵詞2
方案設計3
1.1系統總體方案設計3
1.2模組方案比較與論證3
● 1.2.1車體設計3
● 1.2.2控制器模組3
● 1.2.3電源模組4
● 1.2.4避障模組4
● 1.2.5小車電機模組4
● 1.2.6小車自動追光模組5
● 1.2.7太陽能板自動追光模組5
● 1.2.8太陽能充電模組5
1.3最終方案6
2.理論計算與分析6
2.1太陽能板追光和引導原理6
2.2控制電路設計6
2.3跟蹤引導演算法6
3.設計實現7
3.1硬體實現7
3.2軟體實現7
4．測試8
4.1測試裝置8
4.2測試結果8
5.結論8
追光避障電動小車
摘要：本系統以飛思卡爾公司的16位微處理器mc9s12xs128為控制核心，使用兩塊半橋驅動晶元 mc33886併聯控制直流電機的正反轉，控制小車的前進和後退；使用stc89c52微控制器控制太陽能電池板自動追光系統，使太陽能電池板始終對準光源，提高系統效率；太陽能充電電路對蓄電池充電；用光電接近開關組成的避障模組能使小車自動避障；另外考慮到小車側面無避障模組，我們加了類似觸鬚的微動開關使其完整無誤的避障；小車自動追光自動避障系統和太陽能追光充電系統分由mc9s12xs128和stc89c52控制，避免了訊號的干擾；電源模組是用7.2v蓄電池供電，經lm7805、lm7806穩壓後為各模組供電；太陽能充電自動追光自動避障電動小車充分利用綠色資源，實現了小車的智慧型化，有著十分廣泛的應用前景。
關鍵詞：mc9s12xs128 電機舵機追光避障
1.系統設計
1.1.整體方案設計
整體框圖如下圖1-1。
此電動小車由自動追光自動避障系統和自動追光太陽能充電系統組成。自動追光自動避障系統用mc9s12xs128微控制器為核心器件，檢測光電接近開關和自製追光感測器輸入訊號執行相應的程式，控制電機轉動的方式，達到小車自動追光自動避障的功能。太陽能自動追光充電系統用stc89c52微控制器為控制器件，檢測自製追光感測器輸入訊號執行相應的程式執行電機正反轉程式，電機正轉或反轉，控制對光裝置轉動，使太陽能電池板始終正對光源。
圖1-1
1.2模組方案比較與論證
1.2.1車體設計
方案1：自己製作電動車。經過考慮，若自己製作電動車，**便宜，可靠性良好，但製作工序複雜，耗費大量時間，在如此緊迫的賽程裡，我們只能選擇放棄此方案。
方案2：使用已有車模改裝。在已有車模的基礎上進行改裝，省去了製作電動車的大量時間，且可靠性高，用塑料做的車架，比鐵製小車更輕便、美觀，綜合考慮，我們選擇此方案。
1.2.2控制器模組
方案1：採用可程式設計邏輯器件cpld作為控制器。cpld可以實現各種複雜的邏輯功能、規模大、密度高、體積小、穩定性高、io資源豐富、易於進行功能擴充套件。
採用並行的輸出方式，提高了系統的處理速度，適合作為大規模控制系統的控制核心。但本系統部需要發雜的邏輯功能，對資料的處理速度的要求也不是非常高。從使用經濟的角度考慮我們放棄了此方案。
方案2：採用mc9s12xs128微控制器和stc89c52最小系統。mc9s12xs128的最小硬體系統由時鐘晶振電路、bdm介面電路、復位電路、mc9s12xs128晶元等構成，mc9s12dg128微控制器具有16路10位/8位高速ad介面，可方便的擴充套件任何感測器。
16位4通道/8位8通道的pwm口可以方便的擴充套件電機，可以很好的控制小車的執行。stc89c52最小系統和步進電機2003驅動模組，實現大轉矩步進電機的驅動，獨立控制太陽能電池板的轉動。經過對小車的組裝與機械部分的調整，使得小車結構更為合理且穩定，效能良好。
經過仔細比較，我們選擇方案2。
1.2.3電源模組
方案1採用若幾節乾電池串聯供電。乾電池有較強的電機驅動能力以及穩定的電壓輸出效能。但是，攜帶電池盒會影響整體布局，在小型電動車上使用不方便，且不能很好的利用太陽能充電系統。
因此我們放棄了此種方案。
方案2：採用7.2v蓄電池為系統供電。
7.2v電壓蓄電池經過lm7805、lm7806穩壓後，可為電機的驅動和微控制器系統的工作提供穩定的電壓，且攜帶方便，便於調整布局，綜合考慮，選用了此方案。
1.2.4避障模組
方案1：用超聲波感測器進行避障。超聲波感測器在避障系統中普遍使用，其避障效能很好，接收與發射訊號不易受外界干擾，可以很好的實現避障的功能，但是，超聲波感測器訊號調製複雜，技術難度較高，綜合考慮後，放棄此方案。
方案2：使用實驗室已有的光電接近開關作為感測器進行避障，用微動開關改良避障效能。光電接近開關檢測距離長，檢測物件廣泛，響應速度快，分辨能力高，且不受磁場和振動的影響，在本系統中使用可靠性高，反應靈敏，足以滿足要求，所以選用此方案。
1.2.5小車電機模組
1.2.5.1電機的選擇
方案1：採用步進電機作為該系統的驅動電機。由於其轉過的角度可以精確的定位，可以實現小車前進路程和位置的精確定位。
但是，步進電機的輸出力矩較低，隨轉速的公升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，其轉速較低，不適合於小車等有一定速度要求的系統。綜合考慮比較，我們放棄了此方案。
方案2：採用直流電機。直流電機轉動力矩大，體積小，重量輕，轉配簡單，使用方便。
由於其內部由高速電動機提供原始動力，可以產生大扭力。能夠較好的滿足系統要求，舵機可用於控制前輪轉動角度，可實現避障功能。因此我們選擇此方案。
1.2.5.2電機驅動模組
方案1：用微控制器的pwm訊號控制電機的轉速，即可實現電機轉彎，電機驅動採用mc33886其有兩路pwm訊號輸入，可同時控制幾個電機。此外mc33886晶元內建了控制邏輯、電荷幫浦、門驅動電路以及低導通電阻的mosfet輸出電路，適合用來控制感性直流負載。
通過控制mc33886的四根輸入線可以方便地實現電機正轉、能耗制動及反接制動（原理圖見附錄圖4）。很好的滿足了本系統的要求。
方案2：直流電機用分立元件構成驅動電路。由分立元件構成電機驅動電路，結構簡單，**低廉，。但是這種電路工作效能不夠穩定，結構複雜。綜合考慮，選擇方案1。
1.2.6小車自動追光模組
方案1：使用光敏電阻檢測光源，反應靈敏度一般，檢測距離範圍有限，其受外部影響較大，檢測訊號易出現誤差，故放棄使用此方案。
方案2：使用光電三極體自製追光感測器。原理圖見附錄圖一。此方案**低廉，可靠性良好，且便於安裝在小車上，經過試驗得知反應靈敏，能滿足此系統的要求，所以我們選擇此方案。
1.2.7太陽能板自動追光模組
方案1：自製新型自動跟隨器（圖1-2）和mc9s12xs128微控制器控制。其原理是光源發生偏移的時候，控制部分發出控制訊號驅動馬達1帶動小齒輪轉動，大齒輪固定則小齒輪自轉的同時圍繞大齒輪轉動，因此帶動轉動架以及固定在轉動架上的主軸、支架以及接收器轉動；同時控制訊號驅動馬達2帶動接收器相對與支架轉動，通過馬達1、馬達2的共同工作實現對光源方位角和高度角的跟隨。
但此方案製作複雜，成本較高，由於時間倉促，我們只能放棄此方案圖1-2
方案2:自製自動追光感測器和簡易機械裝置，用stc89c52微控制器控制。此方案由光電三極體自製一感測器採集訊號供給stc89c52微控制器控制步進電機的轉動方式，避免了與追光避障系統的訊號混淆。
用軸連線於步進電機伸出軸，太陽能板固定於軸上，步進電機旋轉即可控制太陽能板自動追光，該方法簡單易行，獨立控制，可靠性高，由於故選用此方案。
1.2.8太陽能充電模組
方案1：恆流充電。恆流充電方式是一種簡單的充電方法。但是，恆流充電有其侷限性：對電池過充電就會造成電池壽命的縮短，而過小電流又會延長充電時間。我們不考慮用此方案。
方案2：恆壓充電。太陽能電池板可以產生3—6v的空載輸出電壓，接1.
2可充電鎳鎘電池後，輸出電壓為2v,正好供給電池充電，同時串聯乙個led燈，指示充電狀態，綜合考慮，選擇此方案。
1.3最終方案
2.理論計算與分析
2.1太陽能板追光和引導原理
自製太陽能板追光感測器電路圖如附錄圖1；其原理上是：使用兩對光電三極體進行分壓，將產生的電壓引出與可調電位器的電壓通過比較器lm339產生相應的訊號提供給stc89c52微控制器，執行相應的程式，控制電機正反轉，使電池板始終對準光源。
2.2控制電路設計
2.2.1小車自動追光自動避障電路（見附錄圖2）
2.2.2太陽能自動追光系統電路（見附錄圖3）
2.3跟蹤引導演算法
圖2-1
3.設計實現
3.1硬體實現
圖3-1
3.2軟體實現
3.2.1小車自動追光自動避障的實現