坦克打靶.doc

目录一、方案设计与论证 31 .寻迹传感器方案的选择与论证 3 2 .炮台电机方案的选择与论证 3 3 .寻迹电机驱动方案的选择与论证 3 4 .炮台电机驱动方案的选择与论证 3 5 .光源探测方案的选择与论证 4 6 .炮塔控制方案的选择与论证 4 二、系统总体设计方案及实现方框图 4 三、单元电路的设计和实现 5 1 .寻迹模块的设计 5 2. 直流电机驱动模块 53 .炮台点击驱动模块 6 4. 光源检测模块 6 5. 声光报警模块 6 6. 电源模块 7 四、系统软件设计 7 五、系统测试 8 六、实验小结 8 七、参考文献 8 片机论坛一、方案设计与论证根据题目要求,坦克打靶系统可划分为火炮控制部分和信号检测部分。其中信号检测部分主要包括路面检测模块和光源探测模块;控制部分包括小车电机驱动模块、炮塔电机驱动模块、控制器模块、显示模块和计时模块。系统采用四轮驱动的简易坦克车,并在其上安装由电动机驱动的可以自由旋转的炮塔,在炮塔上安装激光笔以代替火炮。本题的任务是控制坦克沿靶场中预先设置的轨迹,快速寻迹行进,并同时以光电方式瞄准光靶,实现激光打靶。片机论坛 1 .寻迹传感器方案的选择与论证方案一:采用光敏传感器,根据白色背景和黑线反光程度的不同来判断传感器是否位于黑线上。方案二:采用反射式红外传感器 ST188 来进行探测。只要选择数量和探测距离合适的红外传感器,可以准确的判断出黑线的位置。方案论证与选择:选择方案二。方案一受环境光的影响太大,效果不佳。而红外光不易受到环境光的干扰。片机论坛 2 .炮台电机方案的选择与论证方案一:直流减速电机。直流减速电动机有良好的起动特性,易平滑调速, 承受过载能力高, 功率可达 95KW 以上,能耗低, 减速机效率高达 95% 以上,振动小。方案二:步进电机。有较好的位置精度和运动的重复性,优秀的启停和反转效应,速度正比于脉冲频率,因而有较高的转速范围,缺点是控制不当容易产生共振,难以达到较高的速度。方案三:舵机。舵机体积小,重量轻,安装方便,其转动的角度用脉冲来进行控制,能做到精确转动,且转动力矩比同重量的直流电机或步进电机都大。综合以上三种方案,直流电机可达到的速度高,减速效率高,振动小,运行平稳且价格较低,适合精确寻迹和高速度行进,因此寻迹运用的是直流减速电机;步进电机位置控制精确,具有很好的运动重复性,同时比起舵机控制更容易,因此炮塔控制选择了步进电机。片机论坛 3 .寻迹电机驱动方案的选择与论证方案一:使用继电器对电机进行开关控制和调制。但缺点很明显,继电器响应慢而且机械结构容易坏。方案二:使用三极管或者达林顿管,结合单片机输出 PWM 信号实现调速的目的,此方案易于实施,但若控制电机转动方向较为困难并且驱动力不足。方案三: L298N 驱动芯片来实现对电机的控制,该方案电路简单,性能稳定,驱动力强,可以轻松实现对电机方向的控制。方案论证与选择:选择方案三,采用 L298N 控制芯片。片机论坛 4 .炮台电机驱动方案的选择与论证方案一: 采用 L298N 驱动芯片。用 L298N 驱动该四相的步进电机, 其输出电压最高可达 50V , 可以直接通过电源来调节输出的电压, 通过单片机对 L298N 的 IN1~IN4 口和 ENA 、 ENB 口发送脉冲信号来控制电机的转速和方向。方案二:采用 L2