物理与信息工程毕业论文-信息安全毕业论文(2)

1、系统的总体设计方案

如图1所示采用凌阳16位SPCE061A单片机作为运动物体的控制中心，进行数学计算、对光电传感器送来的信号进行处理来控制运动物体的运行方向、计算运行物体的坐标位置、LCD数据显示、键盘控制等。

 图 1 系统原理图

2、系统硬件设计与计算

（1）电机驱动电路的设计与实现

图 2 电机驱动电路

具体电路如图2，该电路采用L298驱动芯片，L298驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一。它可被用来驱动两个直流电机或者是一个步进电机。在4——46V的电压下，可以提供2A的驱动电流。L298还有过热自动关断功能，并有反馈电流检测功能，符合电机驱动的需要。
由于采用的是步进电机，所以对电机的驱动必须是采用脉冲控制。
本作品中的控制系统采用5V电源，电机驱动L298的电源也使用5V。基于稳定性考虑，我们运用了TLP521光耦集成块，将主控制部分电源与电机驱动部分的电源隔离开来，这样减少电机对主控制电路的干扰。

（2）黑线探测设计与实现
利用该模块探测板面黑线的原理是：光线照射到板面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，黑线上方的电阻值发生变化，经过电压比器比较将信号送给单片机处理。电路示意图如图3：

2
1,3为光敏电阻 黑色引导线 2,4为光敏电阻
图3 黑线探测示意图

本电路（如图3）利用光敏电阻在不同的光照的条件下电阻变化的原理。根据第几路的光敏检测到黑线来控制步进电机的转向。将光敏电阻分为前、后、左和右四个方向，设计为‘+’字形。 采用一组两个探测头，当出现一个探测头的误判时，可以通过软件禁止物体跑出轨迹。当探测头1检测到黑线时，物体左走，同时禁止物体右转防止跑出黑线，直到中间的探测头2或探测头4再次检测到黑线证明物体已经回到黑线上才向前走，这样就可以保证物体不会跑出黑线。在试验时采用的电路如图4。

图4 黑线探测原理图

由于在正常状态下每个光敏电阻感光量相同,通过调节电位器，使得电压比较器输出为零，当内侧（黑线两侧）的光敏电阻进入黑色引导带时，感光量大大改变，电压比较器翻转电压为高电平。将电平变化送到单片机控制物体的调整方向。用这种方法即使板面受到不同程度的光照射，比较器正向输入端和反向输入端的变化值相等，比较器输出端不变。只有黑色引导线进入内侧一组光敏电阻区域才能引起感光量大大改变，比较器才翻转，这种方法抗干扰能力强。

（3）红外线无线控制台电路的设计

采用红外线无线通信可以对运动物体进行远程控制并传输物体的坐标位置到远处的控制台显示。发射电路如图5示，由NE555构成无稳多谐振荡器，其振荡频率由电阻W1、R1和C3决定，通过调节W1可以改变振荡频率，使输出频率为38KHz。T作为单片机的串口输出端，当T为高电平时，T1截止，T2、T3没有振荡频率。当T为低电平， T1导通，这样38KHz就可以对T出来的信号进行调制；调制后的信号经过T2、T3后级电流放大去控制红外线发射管。 （科教范文网 fw.nseac.com整理）
红外线的接收电路直接采用彩色电视机的一体化接收头，达到预期效果。

图 5 红外无线控制台原理图

（4）语音播放电路

通过SPY0030功率放大器，驱动喇叭，完成对物体运行时间的语音播放（图6）

图 6 语音播放电路
（5）显示模块
采用汉字液晶显示屏作为显示模块，同时使用4*4键盘操作，以菜单形式进行显示。显示设定位置值、当前位置值。

三、系统软件设计及数学运算

（1）系统主程序流程框图（图7）