基于51單片機的智能循跡小車的設(shè)計-基于51單片機的智能循跡小車的設(shè)計(共6頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 · 54· 儀 表 技術(shù) 2011年第 2期 基于 51單片機的智能循跡小車的設(shè)計 黃春平 ,萬其明 ,葉 林(中山職業(yè)技術(shù)學院電子信息工程系 ,廣東 中山 ) 摘要:利用 STC89S52為控制核心, 通過紅外發(fā)射和接收管采集信號, 并將信號轉(zhuǎn)換為能被單片機識別的數(shù)字信號。 單片機控制直流電機不同的轉(zhuǎn)動狀態(tài), 實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能, 并通過發(fā)光二極管指示不同的運動狀態(tài)。 整個系統(tǒng)的電路 結(jié)構(gòu)簡單, 可靠性高。 關(guān)鍵詞:51單片機;紅外發(fā)射;直流電機 ;智能小車 中圖分類號:TP273 文獻

2、標識碼:A 文章編號:1006 -2394(2011)02 -0054 -03 TheDesignofInteligentCarBasedon51 HUANGChun-ping, WANQi-ming, YELin (ZhongshanPolytechnic, Zhongshan, China) Abstract:ThechipSTC89S52 isusedasthecontrolcenter, andsignalsarecolectedthroughtheinfraredtransmit-terandreceiver.Signalsareconvertedtodigi

3、talsignalswhichcanbeidentifiedbythesinglechip.Themicroprocessor controlsDCmotorrotationstatetoachievefunctionsofcargoingforward, backward, turningleftandturningright.Dif-ferentmotionstatesareindicatedthroughtheLED.Thesystemhassimplecircuitstructureandhighreliability. Keywords:51-microcontroler;in

4、fraredtransmiting;DCmotor;inteligentcar 專心---專注---專業(yè) 0 引言 智能小車在感知效應(yīng)方面全面模擬人的機器系統(tǒng) ,它是人工智能技術(shù)的試驗場。智能小車具有識別、推理、學習和規(guī)劃等智能機制, 可以把感知和智能化結(jié)合起來 ,能在非特定環(huán)境下工作 , 在惡劣條件下探測、救生等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。基于 STC89S52單片機的智能循跡小車能沿黑色指引導線前進,通過紅外發(fā)射接收,自動識別處理,發(fā)出聲光信號指示運動狀態(tài)。 1 循跡小車硬件組成 循跡小車由機械和電控系統(tǒng)兩部分組成。機械載體采用一種簡單的車模裝置,采用左右兩輪

5、分別驅(qū)動,前輪采用萬向輪的車體設(shè)計,電機采用直流減速電機;電控系統(tǒng)主要由電源供應(yīng)模塊、紅外檢測模塊、顯示模塊、電機驅(qū)動模塊、蜂鳴器提示模塊等五部分構(gòu)成, 如圖 1所示。 圖 1 系統(tǒng)框圖  單片機是整個智能循跡小車的核心 ,控制所有模塊。本系統(tǒng)采用 STC89S52,它是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器 , 具有 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器,使用 STC公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè) 80C51指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程, 亦使用常規(guī)編程器。主控模塊如圖 2所示 ,支持上電和按鍵復(fù)位。 1.1 電源模

6、塊 電源模塊采用了兩種供電方式,在程序調(diào)試下載階段采用了來自 PC機的 USB接口供電 ,在小車循跡行駛的時候采用 4 節(jié) 1.5V的干電池供電。電源通過 7805 穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓, 470μF和 104電容進行濾波,如圖 3所示。 1.2 紅外檢測模塊 紅外檢測采用了 TCRT5000, 在車后部靠近后輪處安裝兩對 TCRT5000紅外對管 , 與路面距離控制在12mm左右。 TCRT5000測試電路如圖 4所示 。 黑線檢測原理是紅外發(fā)射管發(fā)射光線到路面 ,紅外光遇到白底則被反射,接收管接收到反射光 ,經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出低電平;當紅外光遇到黑線時則被吸收,接收管沒有接收

7、到反射光,經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出高電平。紅外檢測模塊電路原理如圖 5所示。 收稿日期:2010 -09 作者簡介:黃春平(1981— ),男, 講師, 碩士, 主要從事智能儀器的研究和教學工作。 2011年第 2期 儀 表 技 術(shù) · 55· 1.3 直流電機驅(qū)動模塊 TTL邏輯電平信號, 可驅(qū)動 36V、2A以下的電機。 兩個后輪采用 L293D驅(qū)動的直流電機帶動。 L293D可驅(qū)動兩個電機 , 3、6和 11、14腳之間分別接 2 L293D是驅(qū)動二相和四相直流電機的專用芯片, 內(nèi)含 個電機。 2、7、10、15腳接輸入

8、控制電平 , 控制電機的 兩個 H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器, 接收標準 正反轉(zhuǎn) , EN1、EN2接控制使能端 , 控制電機的停轉(zhuǎn) , 圖 2 主控模塊 圖 5 紅外檢測模塊 圖 3 電源模塊 L293D的邏輯功能如表 1所示 。單片機通過輸出二組PWM波來控制電機的正反轉(zhuǎn) ?？刂品椒ㄅc控制電路都比較簡單 , 2、7 腳控制第一個電機的方向, 輸入的EN1控制第一個電機

9、的速度 ;10, 15腳控制第二個電機的方向 ,輸入的 EN2 控制第二個電機的速度 , 直流電機驅(qū)動電路如圖 6所示。 圖 4 TCRT5000測試電路 · 56· 儀 表 技術(shù) 2011年第 2期 圖 6 直流電機驅(qū)動電路 表 1 L293D邏輯功能 EN1(2) IN1(IN3) IN2(IN4) 電機運轉(zhuǎn)情況 H H H 前進 H L L 后退 H H L 左轉(zhuǎn) H L H 右轉(zhuǎn)

10、 2 軟件設(shè)計 圖 7給出的是主程序流程圖 。程序啟動后檢測光電傳感器 1, 2, 如遇白線, 則前進 ;如都遇黑線, 則后退 ;如果光電傳感器 1 遇黑線 ,傳感器 2遇白線, 則左 轉(zhuǎn) ;如果光電傳感器 1 遇白線 ,傳感器 2遇黑線, 則右 轉(zhuǎn) 。程序主要采用 switch, case語句,控制簡單實用。 圖 7 軟件流程圖 3 結(jié)論 智能循跡小車采用了 51單片機為控制核心 ,因為該單片機的穩(wěn)定性較好, 性價比較高。黑線的循跡采用了紅外發(fā)射對管 TCRT

11、5000, 并通過施密特觸發(fā)器整形, 抗干擾能力較強, 采用的技術(shù)主要有 :通過編程  來控制小車的速度;紅外對管光電傳感器的有效應(yīng)用;直流驅(qū)動芯片的可靠運用。 參考文獻: [ 1] 張拓, 戴亞文.基于 AT89S52單片機的智能循跡機器人設(shè) 計 [ J] .機電工程技術(shù), 2009(1):13 -15. [ 2] 孫涵芳.MCS51/96 系列單片機原理與應(yīng)用[ M] .北京:北 京航空航天大學出版社, 1999. [ 3] 王文華.基于 80C51單片機的智能小車設(shè)計[ J] .山西電子 技術(shù), 2010(4):9 -10. [

12、4] 吳凌燕, 唐金元, 蘇建元, 等.基于 AT89C52的實驗室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[ J] .儀表技術(shù), 2009(2):3 -5. (丁云編發(fā)) (上接第 53頁 ) (3) 3 (2) (2) (k)] (20) x2 (k)=∑ [ w21lix1i (k)+w2lix2i i=1 式中:l=1 為輸出層節(jié)點數(shù) , 上角標 (1)、(2)、(3)分別代表輸入層、隱含層和輸出層, w12li和 w21li分別為第二個網(wǎng)絡(luò)對第一個網(wǎng)絡(luò)的作用權(quán)值及第一個網(wǎng)絡(luò)對第二個網(wǎng)絡(luò)的作用權(quán)值。相應(yīng)的算法在文獻 [ 3]中有詳細地介紹。 3 結(jié)語

13、本文以中央空調(diào)系統(tǒng)為被控對象 ,研究了 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在中央空調(diào)溫濕度控制中的應(yīng)用。對單神經(jīng)元 PID控制器進行了 SIMULINK仿真, 仿真結(jié)果表明單神經(jīng)元 PID控制器控制效果顯著 , 達到了系統(tǒng)的精度要求,但是對溫濕度控制中存在的耦合問題解決效果不明顯 ,因此在本文最后介紹了一種新的解耦控制器:三層前向 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器。從理論上該種控制器考慮到了溫度控制和濕度控制間的耦合問題 ,溫度及濕度不再是單獨控制 ,在三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層有相互的交叉,在學習時能有效考慮互相的影響。接下來控制器模型的建立及算法的改進還需進一步地研究。 參考文獻: [ 1] 曾軍, 方厚輝.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制及其 Matlab仿真 [ J] .現(xiàn) 代電子技術(shù), 2004(169):51 -52. [ 2] 張世韜, 楊風, 郝騫.單神經(jīng)元 PID控制器研究及仿真[ J] . 機械工程與自動化, 2009(3):69 -70. [ 3] 任建偉, 黃宏麗.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制系統(tǒng)的研究 [ D] .大 慶 :大慶石油學院, 2003. [ 4] 王鋮, 沙立民, 高尚飛.基于多變量單神經(jīng)元 PID控制的溫濕度控制系統(tǒng)研究[ D] .上海:上海大學, 2010. (丁云編發(fā))