阅读关键词：循迹小车 循迹电路 硬件设计
0 设计背景
提到电子小制作，很多人会想到制造一款智能循迹小车。不仅使你颇有成就感，还是很好的把创客构思、制造及理论知识能力结合起来，提高自己的电子制造水平与兴趣。同时，智能循迹小车也是国内外相关赛事的基本内容。
上一章，我们完成了循迹小车的构思，即系统的从原理构思、参数调整、制程制作，来系统介绍。但是那个是基于封装好的光敏传感器，现在，我们进一步分析，从分立元器件入手，明白循迹电路的构建及参数确定。
0 认识光敏电阻
光敏电阻很常见（图1），相关的理论描述也很多，但基本的要点可以是其工作原理是基于内光电效应。即随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，由于光照产生的载流子都参与导电，所以电阻很低，一般在千欧级或以下，而在无光照时，几乎呈高阻状态，暗电阻很大，一般在兆欧级。
这个就是应用光敏电阻进行设计的基本内容，也就是分析其电阻参数，也就是亮电阻和暗电阻。亮电阻就是光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，暗电阻就是光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻。 从制造光敏电阻角度来说，希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。而在我们使用时，不仅关照上下临界值，也应测试掌握具体什么情况下的电阻大约是多少，这样好设计与调试你的小车。
下面我用万用表测定光敏电阻的阻值，分别选择有些昏暗、灯光、外面明亮情况下的阻值，得到如图2-3所示。
可以看到，在明亮的情况下，其电阻在20-40KΩ之间，数量级为千欧级。所以下一步选择电阻进行设计也选择在此范围的阻值。
1 循迹电路设计
上面介绍了光敏电阻的基本原理，但光只有光敏电阻不行，必须加外部电路才能实现在黑白线上的循迹情况，这就必须把高低电阻参数转换成电压参数，也就是构建电压比较电路，用到的集成元件LM393（图 1）。比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同输入端，用“+”号表示，另一个称为反相输入端，用“－”表示。用作比较两个电路时，任意一个输入端加一个固定电压作参考电压（电阻固定），另一端电阻可变（变化原因就是光敏电阻在不同光亮情况下电阻的变化。当“+”端电压高于“－”端电压时，输出高电平电压，当“－”端电压高于“+”端电压时，输出低电平电压。原理演示如图4所示。
仔细对比可以看到，两组测试，分压电阻之和都是20KΩ（10+10；15+5），根据分压原理（总电压为5V，为简单串联电路，按电阻大小比例来分压），对于左边的图片，U+=1.25<U-=2.49，输出为低电平；对于右边的图片，U+=3.75>U-=2.51，输出为高电平，这里，你就应该彻底明白比较电路了吧。
，在上面原理基础上，我们来讨论用光敏电阻，来替代一分压电阻的情况，具体对于循迹电路设计，这里的相关参数确定方法如下：用到参数为分压电阻R1、R2和R3 ，RG（光敏电阻阻值）、 RH （上拉电阻），如图5所示。
至于RH （上拉电阻）的确定，是根据LM393原理决定的，LM393输出，实质是NPN型三极管的集电极，这种输出级便于与后级电路接口相连，这样，不论后级电路工作电压是否与LM393的供电电压一致，只要在LM393的输出级接一个上拉电阻，后级电路即可获得合适的驱动电平信号。
选取方法为上拉电阻阻值的选取与电路的工作频率、电源电压及比较器输出级的驱动能力有关。若是工作频率较高（上百KHz），为了减小后级输入电容的影响，该电阻一般取值2～10KΩ。在低频应用时，为了节省电能，上拉电阻可以取值数十至上百KΩ。作为循迹小车的应用，这里就取常用的47系列电阻，RH （上拉电阻我）为47KΩ。
用proteus 建立仿真模型，如图6-1和6-2所示。调节光敏电阻距离，可以看到不同光线情况下的输出结果。在某一点附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
如果把这个分立元器件进行封装，就构成了光敏电阻的传感器模块，这样，你应该彻底明白了循迹电路的原理了。
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