不用单片机的智能往返小车的设计与制作

    通过此电路的制作，能更好地掌握基本模＼数器件的应用及电路设计同时，给低年级电子专业学生以启示，基本模数电路也能完成较复杂的控制功能要求

　　小车在如图 1 所示的跑道上自动往返行驶，跑道表面贴有白纸，在 1 ， 2 ， 3 ，4处贴有黑胶带车子从起跑线出发到达终点线停车 10 秒，然后返回到起点，停车限速区行驶时间要求大于 15 秒，快速区行驶时间小于8秒，终点线停车要求车子中心与黑线的距离尽量小车子能记录显示黑线条数，去时显示“ 0 — 1 — 2 — 3 — 4”返回时数字依次递减

　　电路原理

　　整个系统以芯片 CD4017 为核心其中还包括线条检测、数码显示、电机正反转驱动、十秒延时、高低速变换等电路电路原理如图2

 
 
       主控电路：主控芯片 CD4017 是十进制计数分配器，对输入的脉冲信号进行计数分配， Q0 —Q9十个输出端总有且只有一个维持高电平，直到下一个脉冲信号到来，高电平转移到下一个输出端， Q0 — Q9 循环往复

　　黑线探测电路：利用黑白面反射程度不同，考虑使用光敏电阻配以白色高亮发光二极管辅助照亮以抵抗外界光线干扰，增强探测灵敏度光敏电阻下端电压变化经LM358比较放大后送给核心元件 CD4017

　　路段显示电路：使用 CD4511 译码驱动数码管，作为线条显示．分别指示“ 0 — 1 — 2 — 3 — 4”小车返回时数字递减指示，最后停车显示“ 0 ”

　　电机正反转驱动电路：前行时 CD4017 输出端 Q0 、 Q1 、 Q2 、 Q3 分别有高电平输出，后退时 Q5 、 Q6、Q7 分别为高电平将 Q0 、 Q1 、 Q2 、 Q3 信号引出，经两级非门 (U9 ， U8) 整理后控制电机H桥驱动电路当 a 点高电平时， VT2 ， VT5 饱和导通，电机正转，小车前进；当 a 点低电平 b 点高电平时， VT3，VT4 饱和导通，电机反转，小车后退同时“绿”“红”两发光二极管分别作“前进”“后退”指示

　　十秒延时电路：小车检测到终点线要停 10 秒，将 CD4017 输出端 Q4 高电平引出，经 R14 ， C8 以及非门U10将高电平转换成一低脉冲信号，用此信号触发 555 构成的单稳态延时电路，再推动继电器使之断开电机电源10秒后，继电器复位，电机得电工作

　　高低速变换电路：为使电路简化使用串联电阻的方式改变电机转速分析小车行程知， Q2 ，Q6高电平时小车进入减速区，引出两路信号经非门 U7 电平转换后控制 VT6 的饱和导通和截止当 Q2  Q6 为低电平时VT6饱和导通，限速电阻 R19 被短路电机高速运转，小车快速行驶； Q2 ， Q6 高电平时， VT6 截止限速电阻R19起作用电机慢速运转小车慢速行驶

　　最终停车电路：小车返回起跑线后 Q8 高电平，推动继电器工作，电机断电，小车停止

　　制作与调试

　　所用元件型号电路图中已标出，元件焊接在 10* 15cm 的万能板上，电源由 9V 电池提供

　　线条检测电路是整个系统的眼睛，其稳定工作十分重要光敏电阻固定在小车底部它到地面的距离要控制在 0 ． 5 —1cm之间通电后使小车停在白色跑道上，记录 LM358 同相端电压 V1 ，然后在小车底部垫上一张黑色的纸 (模拟光敏电阻检测黑色线条) 记录同相端 3 脚电压 V2 ，在此过程中，先调节 RP2 ，尽量使 V1+V2=9v ，再调节 RP1，使 LM358反相输入端 2 脚电压 V=(V1+V2) ／ 2 经上述调试后，可保证线条检测电路工作的稳定性

　　路段显示电路也很重要因为小车的运行状态 ( 前进后退，快速，慢速)和其所处路段是一一对应的，刚做出的扳子可能不稳定，出错就会造成小车乱跑，有了数码管显示就能很清楚的知道出错在哪个路段，然后再做针对性分析、修改，使小车运行稳定

　　小结

　　通过此制作，可掌握传感器、运放、时基、4017计数器、显示驱动、电机驱动等电路的设计，它将模、数电路有机结合，适合低年级电子专业学生掌握模＼数电路的运用为今后更复杂的控制设计打下坚实的基础