2.控制系统总设计

2.1 系统的组成

太阳能模块的太阳能板为小车提供电源，如果产生有多余的的电能也可以为蓄电池进行充电；寻光模块利用光敏电阻寻光模块对光源进行检测，并把发现光源的信号传递给AT89C51单片机进行处理，单片机把处理结果传到驱动模块。单片机把处理结果发给L298N驱动模块来实施对小车行驶方向的控制，然后直流电机提供动力，控制小车向光源前进，距离光源一定距离后停；同时避障模块采用HY-SRF05超声波模块完成对障碍物的检测，同样把发现障碍物的信号传送给单片机，单片机产生响应，控制驱动模块进行避障操作。小车在避障、寻光的过程中，显示模块可以显示出小车的行驶时间，进而能够计算出其速度。本设计主要实现小车的寻光、避障。系统实现框图如图1。

 图1 系统框图

2.2控制系统各个功能模块

2.2.1太阳能模块

太阳能模块由两块6V 1W 125X75MM太阳能版组成，用导线链把太阳能模块和蓄电池链接起来，在有条件的情况下为蓄电池进行充电[3]。考虑到电流的大小，选择太阳能板时应认真选择，挑选合适规格的太阳能板。

2.2.2 舵机

舵机由电路板、马达、齿轮、位置检测器构成。当传感器发现目标时，接收机把信号发送给单片机，单片机反馈给舵机[4]，进而控制直流电机的旋转，同时太阳能板根据单片机的响应，舵机随着光源旋转，正向始终面对太阳或者光源。

2.2.3 避障模块

采用HC-SR04超声波传感器可以进行避障[5]。在一些常见的避障系统中普遍使用该传感器源!自`优尔~文)论(文]网[www.youerw.com，它具有良好的避障性能，发射和接收信号时不易受外界因素干扰，能够很好的满足避障的需求，HC-SR04超声波模块感的感应距离为2cm-400cm，测距精度可达到3mm；该模块主要由接收器、控制电路与发射器组成。超声波模块通过向目标发射超声波脉冲，声波遇到障碍物折回，然后计算其往返时间，最后来判定距离的。该模块价格低廉、数据精确，所以超声波传感器完全满足本设计需求。超声波测距原理：89C51单片机首先输出一个方波——40kHz的触发信号，单片机将触发信号通过TRIG管脚输送到超声波模块，然后该模块的发射器向小车行进方向发射声波，单片机在发射超声波的同时显示模块开始计时，已知声波在空气中传播的过程中，如果途中发现行驶的前方有障碍物存在，声波遇到障碍物就立刻原路返回，超声波模块上有一个接收器，当接收到反射波后立刻产生一个回应信号，并通过ECHO脚反馈给单片机，接到反馈信号后的单片机立即发出停止计时的指令，显示模块接受到指令后立即停止计时。声波在空气中的传播速度为V=340m/s，计时器的显示时间t，可以计算出距离S，即：S=VT/2，可以通过单片机来算出距。