课程设计---黑线检测系统设计

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1、 题目题目: : 黑线检测系统设计黑线检测系统设计 一功能要求功能要求： 如果光电传感器碰到黑线，电机正转，其他情况电机不转。可以调节黑线 色度触发点。 二器件选择：二器件选择： 电烙铁一把，万用表一块，稳压电源一个，ST188，继电器一个，可变电阻一个， 电阻若干，导线若干，面包板一个，电机一个。 三方案论证方案论证: 1 系统设计原理： 要实现系统的功能要求， 就必须使用三极管将传感器发出的光电流放大再通 过三极管的电压放大，当电压值超过继电器的跳转电压，继电器跳转。通过用两 个三极管交替导通来控制继电器的开关跳转从而实现该功能要求。当碰到黑线 时，电机正转；其他情况电机不转。然后设计一个

2、放大电路来控制继电器的开关 跳转，从而控制电机的工作状态。 2 主要元器件原理及其选择： （1）红外传感器 ST188 简介 含一个反射模块（发光二极管）和接收模块（光敏三极管） ，通过发射红外信号 看接收信号变化判断检测物体状态的变化 A,K 之间接发光二极管，CE 之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串 联一定的电阻值） （2）光电特性： （3）继电器（relay）的工作原理和特性： 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在 线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效 应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而 带动衔铁

3、的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸 力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与 原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中 的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区 分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处 于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 四四系统的软件仿真系统的软件仿真： 仿真电路：仿真电路： 仿真方法：仿真方法： 1. 打开 PROTEUS 软件，在元件库中搜索所需的元器件。 2. 将所搜索到的元器件添加到元器件板中，再选定元件添加到电路板上，绘制 成电路图。 3. 单击

4、窗口左下方的运行键，观测电路运行结果。 仿真结果：仿真结果： 上图是在 PROTEUS 环境下绘制的图。 所绘制的电路图在刚开始运行时电机 不转，当不断增加电位器的阻值时，也不能实现继电器开关的跳转。在调试过程 中，我们发现是由于元件的参数不合要求，在修改了元件参数后，电路实现了继 电器的跳转。但是在调节电位器的过程中继电器两次跳转，终于在第二次修改元 件参数后实现了一次跳转。使电路的仿真结果符合了实验要求。 五五系统系统测试测试与性能分析与性能分析： 在仿真成功之后进行了在面包板上的调试。领取到元器件后开始连接电路，连 接完电路后，运行后发现电路无法工作。仔细检查电路后，发现问题的关键在于 我们所使用的光电式反射传感器的自身阻值与在仿真时所使用的电位器的阻值 上有很大的偏差。会出现这末大的问题，都是由于对 ST188 的不了解。我们不 得不停下手头的工作，去查阅有关于 ST188 的资料。在仔细了解了该元器件的 主要特性之后，我们修改了一些元件的参数，在之后，我们一步一步的调试，终 于实现了功能。 我们了解到 ST188 在遇到黑线时， 发光二极管发