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西 华 师 范 大 学 实验实训技能大赛 项目名称：基于AT89S52单片机和DS18B20的 温度光照强度监测预警移动系统 学 院：物理与电子信息学院 班 级：2009级10班 学生姓名：李文凯 余 伟 陈委委 摘要 本系统以实现气象检测采集预警等为目的，采用AT89S52单片机为控制核心将设计分为5个模块：前轮PWM驱动电路、轨迹探测追踪模块、障碍物探测躲避模块、无线遥控模块、DS18B20温度检测模块、BH1750光照强度检测模块、1602显示数据模块。前轮PWM驱动电路用于转向控制；轨迹探测追踪模块利用两个光电对管，对黑色轨道进行监测与追踪；障碍物探测躲避模块用于对前方障碍物进行探测并做出相应的报警并应急处理；无线遥控模块用于对移动小系统的动作遥控和各种模式的选择；DS18B20温度检测模块用于对周围温度的检测并在超过设置温度时发出报警；BH1750光照强度检测模块用于对即刻环境的光照强度的检测并在超过设置光照强度时发出报警；1602显示数据模块用于对前面检测的温度和光照强度数据进行实时显示，所有数据一目了然。温度和光照强度的监测与预警是气象检测的重要数据，与大众的生活息息相关，是本设计的一大特色。 目录 1方案论证与比较…………………………………………………………2 2理论分析与计算……………………………………………………………3 3硬件设计……………………………………………………………………5 4电路图设计………………………………………………………………5 5 软件设计…………………………………………………………………8 6 致谢………………………………………………………………………30 一 方案论证与比较 1：直流调速系统 方案一：静止可控整流器。（简称V-M系统） 旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。 V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。 方案二：PWM调速系统。 由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。 综合考虑到行驶准确性和行驶速度等各方面的要求，故采用方案二。 2．轨迹探测追踪模块设计与比较 方案一、使用简易光电传感器结合外围电路探测。 由于所采用光电传感器实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为 该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案。 方案二、利用两只光电开关。 分别置于轨道的两侧，根据其接受到白线的先后来控制小车转向来调整车向，据测试表明，只要两只光电开关之间的距离合适 综合考虑到寻迹准确性和行驶速度的要求，采用方案二。 3．障碍物探测躲避模块设计与比较 考虑到在测障过程中小车测速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物25CM的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步行驶找到最佳的位置和方向。否则，如果范围太大，则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 方案一、采用二只红外传感器分置于小车两边。 二只红外传感器分别置于小车的前端两侧，方向与小车前进方向平行，对小车与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应。但此方案过于依赖硬件、成本较高、缺乏创造性，而且置于小车左方的红外传感器用到的几率很小，所以最终未采用。 方案二、采用一个超声波模块置于小车前方。 一个超声波模块置于小车正前方，对小车与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应。由于硬件的稳定性等优势，模块能够轻易检测出小车前方的障碍物距离并作出判断。当达到预警值能够准确无误的驱动小车进行躲避。对硬