智能小車(chē)實(shí)訓(xùn)報(bào)告.doc

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智能小車(chē)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 摘要： 本課題是基于A(yíng)T89C52單片機(jī)的智能小車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，小車(chē)完成的主要功能是能夠自主識(shí)別黑色引導(dǎo)線(xiàn)并根據(jù)黑線(xiàn)走向?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的尋線(xiàn)行駛。小車(chē)系統(tǒng)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(chē)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(chē)的預(yù)期功能。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 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)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)。 二、設(shè)計(jì)方案 該智能車(chē)采用紅外傳感器對(duì)賽道進(jìn)行道路檢測(cè)，單片機(jī)根據(jù)采集到的信號(hào)的不同狀態(tài)判斷小車(chē)當(dāng)前狀態(tài)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N發(fā)出控制命令，控制電機(jī)的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)姿態(tài)的控制。 三．報(bào)告內(nèi)容安排 本技術(shù)報(bào)告主要分為三個(gè)部分。第一部分是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的一個(gè)概要說(shuō)明，主要內(nèi)容是對(duì)整個(gè)技術(shù)原理的概述；第二部分是對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)的說(shuō)明，主要介紹系統(tǒng)傳感器的設(shè)計(jì)及其他硬件電路的設(shè)計(jì)原理等；第三部分是對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分的說(shuō)明，主要內(nèi)容是智能模型車(chē)設(shè)計(jì)中主要用到的控制理論、算法說(shuō)明及代碼設(shè)計(jì)介紹等。 技術(shù)方案概要說(shuō)明 本模型車(chē)的電路系統(tǒng)包括電源管理模塊、單片機(jī)模塊、傳感 器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 工作原理： 利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對(duì)管檢測(cè)路面上的軌跡 將軌跡信息送到單片機(jī) 單片機(jī)采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度，然后去控制 行走部分 最終完成智能小車(chē)可以按照路面上的軌跡運(yùn)行。 硬件電路的設(shè)計(jì) 1、最小系統(tǒng)： 小車(chē)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。 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1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 2、電源電路設(shè)計(jì)： 模型車(chē)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。考慮到電源為充電電池組，額定電壓為7.2V，實(shí)際充滿(mǎn)電穩(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(xiàn)方案一般由多對(duì)紅外收發(fā)管組成，通過(guò)檢測(cè)接收到的反射光強(qiáng)，判斷黑白線(xiàn)。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)。 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(zhuān)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、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)。 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)。 軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 小車(chē)循跡規(guī)則： 若小車(chē)偏左的時(shí)候，車(chē)輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車(chē)偏右，車(chē)輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒(méi)有偏移，小車(chē)將繼續(xù)向前；若小車(chē)完全偏離黑色軌跡，小車(chē)后退以尋找黑色軌跡。 心得總結(jié) 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，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(chē)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，購(gòu)買(mǎi)到了所有所需的元器件，并系統(tǒng)的進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)，最終做出了整個(gè)小車(chē)的硬件系統(tǒng)，然后結(jié)合課題任務(wù)和小車(chē)硬件進(jìn)行了程序的編制，本系統(tǒng)能夠基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，能夠較快較平穩(wěn)的是小車(chē)沿引導(dǎo)線(xiàn)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)使我們對(duì)一個(gè)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識(shí)，還認(rèn)識(shí)了幾種傳感器，并能獨(dú)立設(shè)計(jì)出其接口電路，再有對(duì)電路板的制作有了一定的了解，并學(xué)會(huì)了使用Protel設(shè)計(jì)電路。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)诮窈笤俳釉賲枺粩嗤晟谱约旱睦碚撝R(shí)，提高實(shí)踐運(yùn)作能力。 感謝老師在本次實(shí)訓(xùn)中對(duì)我們的指導(dǎo)。