智能循跡小車

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1、 簡(jiǎn)單電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 ---------智能循跡小車 學(xué)號(hào) ************* 年級(jí) 　 **　 　 學(xué)院 　***** 專業(yè) *********** 　 姓名 ****** 指導(dǎo)教師 　 ******　 　 一、設(shè)計(jì)目的 通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握５１單片機(jī)的應(yīng)用，特別是在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。進(jìn)一步學(xué)

2、習(xí)５１單片機(jī)在系統(tǒng)中的控制功能，能夠合理設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍電路，并使之與單片機(jī)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。熟悉并掌握一些基本的電子元器件的工作特性等。 二．設(shè)計(jì)要求 以 AT89S52 單片機(jī)為系統(tǒng)控制處理器；采用紅外傳感獲取賽道的信息，來(lái)對(duì)小車的方向和速度進(jìn)行控制。此外，對(duì)整個(gè)控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編制以及程序的調(diào)試，并最終完成軟件和硬件的融合，實(shí)現(xiàn)小車的預(yù)期功能。 三、軟硬件設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì) 1、最小系統(tǒng)： 整個(gè)系統(tǒng)主要由光電檢測(cè)模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、左右直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊和直流電機(jī)等組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。光電檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)路況信息；單片機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理光電檢測(cè)模塊傳來(lái)的信息，并將處理

3、后的信號(hào)作用于左右直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 顯示模塊 光電檢測(cè)模塊 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 右直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖1 智能尋跡小車系統(tǒng)框圖 直流電機(jī) 左直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 直流電機(jī) 小車中的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源 主控芯片 AT89S52 H橋驅(qū)動(dòng)電路 直流電機(jī) LM324 光電對(duì)管組 圖2 小車整體的運(yùn)行框圖 小車采用atmel公司的AT89C52單片機(jī)作為控制芯片，圖1是其最小系統(tǒng)電路。主要包括：時(shí)鐘電路、電源電路、復(fù)位電路。其中各個(gè)部分的功能如下： 1、時(shí)鐘電路：給單片機(jī)提供一個(gè)外接的16MHz的石英晶振。

4、 2、電源電路：給單片機(jī)提供5V電源。 3、復(fù)位電路：在電壓達(dá)到正常值時(shí)給單片機(jī)一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 2、電源電路設(shè)計(jì)： 模型車通過(guò)自身系統(tǒng)，采集賽道信息，獲取自身速度信息，加以處理，由芯片給出指令控制其前進(jìn)轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，各部分都需要由電路支持，電源管理尤為重要。在本設(shè)計(jì)中，51單片機(jī)使用5V電源，電機(jī)及舵機(jī)使用6V電源?？紤]到電源為充電電池組，額定電壓為7.2V，實(shí)際充滿電后電壓則為6.5-6.8V，所以單片機(jī)及傳感器模塊采用7805穩(wěn)壓后的5V電源供電，舵機(jī)及電機(jī)直接由電池供電。 3、傳感器電路： 光電尋線方案一般由多對(duì)紅外收發(fā)管組成，

5、通過(guò)檢測(cè)接收到的反射光強(qiáng)，判斷黑白線。原理圖由紅外對(duì)管和電壓比較器兩部分組成，紅外對(duì)管輸出的模擬電壓通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平輸出到單片機(jī)。 圖5 賽道檢測(cè)原理圖： 4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。其引腳排列如圖1中U4所示，1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、

6、10、12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。也利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)接到ENA，ENB端子，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。 L298N電路原理圖： 由于一片L298N可以直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，但是為了加大驅(qū)動(dòng)力，我們采用兩路并聯(lián)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 圖6 L298N電路圖 軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 小車循跡規(guī)則： 若小車偏左的時(shí)候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒(méi)有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后退以尋找黑色軌跡。 小車程序： #include #define uchar unsi

7、gned char #define uint unsigned int ?sbit ss1=P1^1; ?sbit ss2=P1^2; ? void qianjin() ???{??P3=0x0A; ???} void zuozhuan() ???{??P3=0x08; ????} ?void youzhuan() ?{??P3=0x02; ????} ?void xunji() ?{ uchar flag; ???if((ss1==1)&&(ss2==1)) ??????????{??flag=0;??????????? ????????????????}

8、 ????????????????if((ss1==1)&&(ss2==0)) ????????????????{ flag=1; ????????????????} ????????????????if((ss1==0)&&(ss2==1)) ????????????????{flag=2; ????????????????} ????????????????switch (flag) ?????{??case?0:qianjin(); ??????????????break; ????? ????????case?1:youzhuan(); ????????????

9、??break;? ?????? ????????case?2:zuozhuan(); ??????????????break;? ?????? ??????} ???} void main() { ?????????while(1) ?????{??xunji();? ?????} ???} 四、智能車調(diào)試 將小車組裝完畢，編好程序后，拷入單片機(jī)，給小車供電，進(jìn)行調(diào)試： 1．小車只單側(cè)的傳感器有反應(yīng)，僅一側(cè)能檢測(cè)到黑線，紅外檢測(cè)輸出改線后，小車達(dá)到要求可以正常沿著黑線循跡行走。 小車調(diào)試完畢。 五、心得體會(huì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，我們小組系統(tǒng)地閱讀了大量的資料

10、，并認(rèn)真分析了設(shè)計(jì)課題的需求，還系統(tǒng)學(xué)習(xí)了51系列單片機(jī)的工作原理及其使用方法，并獨(dú)自設(shè)計(jì)智能小車的整個(gè)項(xiàng)目。 雖然條件艱苦，但經(jīng)過(guò)不懈鉆研和努力，系統(tǒng)的進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)，最終做出了整個(gè)小車的硬件系統(tǒng)，然后結(jié)合課題任務(wù)和小車硬件進(jìn)行了程序的編制，本系統(tǒng)能夠基本滿足設(shè)計(jì)要求，能夠較快較平穩(wěn)的是小車沿引導(dǎo)線行駛，但由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰τ邢?，該系統(tǒng)還存在著許多不盡人意的地方有待于進(jìn)一步的完善與改進(jìn)。 通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)我們課本所學(xué)知識(shí)的考查，更是對(duì)我的自學(xué)能力和收集資料能力以及動(dòng)手能力的考驗(yàn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們意識(shí)到了實(shí)驗(yàn)的重要性，在硬件制作和軟件調(diào)試的過(guò)程中，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，最終都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)解決的。還有以前對(duì)程序只是一個(gè)很模糊的概念，通過(guò)這次的課題設(shè)計(jì)使我對(duì)程序完全有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，并能使用C熟練的進(jìn)行編程了。通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，極大的鍛煉了我們的思考和分析問(wèn)題的能力，并對(duì)單片機(jī)有了一個(gè)更深的認(rèn)識(shí)。 總之，在課題設(shè)計(jì)的過(guò)程中，無(wú)論是對(duì)于學(xué)習(xí)方法還是理論知識(shí)，我們都有了新的認(rèn)識(shí)，受益匪淺，這將激勵(lì)我們?cè)诮窈笤俳釉賲?，不斷完善自己的理論知識(shí)，提高實(shí)踐運(yùn)作能力。