智能循跡小車設(shè)計(jì)與制作

1 智能循跡小車設(shè)計(jì)與制作 1、 智能循跡小車 的 任務(wù)分析 任務(wù)分析 工作卡 編號(hào) 1 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 1 頁(yè) 學(xué)員姓名 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 2 方正電腦 1 2 【功能要求】 1、功能指標(biāo)要求 能夠根據(jù)軌跡圖所提供的路線進(jìn)行主動(dòng)的循跡 小車能夠在賽道上完成一圈的循跡，及包括前進(jìn)，左拐，右拐，剎車停止。 發(fā)揮要求 按鍵啟動(dòng) 轉(zhuǎn)向提示 蜂鳴提示 2、任務(wù)分析 小車供電后 ,發(fā)光二極管發(fā)出光線，光線照在路面上反射回來被光電二極管接收，半導(dǎo)體二極管在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電勢(shì)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該智能小車在畫有黑線的白紙 “ 路面 ” 上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷 “ 道路 ” 黑線。 當(dāng)小車檢測(cè)到黑線時(shí)，光線部分被黑線吸收，反射回的光 線極少被光電二極管接收，轉(zhuǎn)換成比較弱的電信號(hào)；當(dāng)小車未檢測(cè)到黑線時(shí)，光線大部分被反射，反射回的光線被光電二極管接收，轉(zhuǎn)換成比較強(qiáng)的電信號(hào)。最終，這些電信號(hào)經(jīng)過比較器處理后傳入單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)一步做信號(hào)處理。 3 2、 智能循跡小車 工作計(jì)劃 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃 工作卡 編號(hào) 2 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 1 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào) （規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 2 方正電腦 1 智能循跡小車 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)工作計(jì)劃 第 組 工作 任務(wù)完成安排表 項(xiàng)目名稱 時(shí)量 任務(wù)分解 時(shí)間安排 負(fù)責(zé)人 智能循跡小車 10天 循跡小車任務(wù)分析與功能設(shè)計(jì) 2天 楊名 循跡小車硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制作與調(diào)試 4天 琚俊杰 循跡小車軟件設(shè)計(jì)整機(jī)調(diào)試 4天 李慕寧 實(shí)施 任務(wù) 的步驟和措施 時(shí)間 任務(wù) 組員 地點(diǎn) 跡小車總?cè)蝿?wù)與要求下發(fā)，小組進(jìn)行討論與分析。 琚俊杰，楊名，李慕寧 六機(jī)房 定方案，硬件電路的了解 琚俊杰，楊名，李慕寧 六機(jī)房 件電路各部分設(shè)計(jì) 琚俊杰，楊名，李慕寧 六機(jī)房 理圖的設(shè)計(jì)與驗(yàn)收 琚俊杰，楊名，李慕寧 六機(jī)房 琚俊杰 車間制板 件電路板的制作 琚俊杰 實(shí)訓(xùn)車間 車電路板元件的安裝、調(diào)試電 壓 琚俊杰，楊名，李慕寧 數(shù)電教室 車程序編寫 李慕寧 六機(jī)房 車整機(jī)調(diào)試 琚俊杰，楊名，李慕寧 六機(jī)房 辯 李慕寧 數(shù)電教室 4 3、 智能循跡小車 方案論證 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 工作卡 編號(hào) 3 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 3 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 2 方正電腦 1 智能循跡小車 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案及論證 【 原理框圖 】 【 原理說明 】 采用 片機(jī)是一種低功耗、高性能 位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)器。 個(gè)中斷源，和 3 個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。 通過這些來實(shí)現(xiàn)小車的行走，蜂鳴，亮燈，以及轉(zhuǎn)向。但可能會(huì) 需要外擴(kuò)大量的 I/用一個(gè)探頭來掃描黑線使其前進(jìn)，反饋的信息來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，及其左右轉(zhuǎn)以及剎車停止。利用一個(gè)脈沖來記錄時(shí)間。分別作出幾個(gè)小的模塊如：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，轉(zhuǎn)向燈模塊，蜂鳴器模塊，電源模塊，循跡檢測(cè)模塊，顯示模塊等等。 循跡模塊 電源模塊 鍵盤模塊 鳴器 轉(zhuǎn)向燈 電 動(dòng) 機(jī) 控制 5 【 方 案論證 】 1主控制器模塊 方案一：選用 功耗的 8 位微處理器， 64 引腳。采用先進(jìn)的 構(gòu)，具有 133 條指令，大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。它具有兩個(gè)獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和兩個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器及具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。片內(nèi)帶有模擬比較器。具有上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)功能。 其片內(nèi)資源豐富，具有： 8個(gè)外部中斷， 4個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器， 53 個(gè) I/解除 I/O 口資源不足的困難。其引腳大多數(shù)都有具有第二功能，功能強(qiáng)大。 . 方案二：采用 片機(jī)是一種低功耗、高性能 位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)器。使用 司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80品指令和引腳完全兼容。片上 適于常規(guī)編程器。 個(gè)中斷源，和 3個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。 方案三：采用 場(chǎng)可編輯門列陣）作為系統(tǒng)控制器。 模大，集 成度高，體積小，穩(wěn)定性好，并且可利用 用并行工作方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，常用于大規(guī)模實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)。 方案比較：由三種方案可以看出，以 28 ，而 以我們選擇方案一。 2. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，加速能力強(qiáng) ，采用由達(dá)林頓管組成的 單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高， 子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 市面上有很多此種芯片，我選用了 這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。 6 3 循跡模塊 方案 一 采用 光敏元件。 該方案缺點(diǎn)：易受到外界光源的干擾，有時(shí)甚至檢測(cè)不到黑線，主要是因?yàn)榭梢姽獾姆瓷湫Ч乇淼钠教钩潭?、地表材料的反射情況均對(duì)檢測(cè)效果產(chǎn)生直接影響。克服此缺點(diǎn)的方法：采用超高亮度的發(fā)光二極管能降低一定的干擾，但這又會(huì)增加檢測(cè)系統(tǒng)的功耗。 方案 二 脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器。由于采用帶有交流分量的調(diào)制信號(hào)，則可大幅度減少外界的干擾；此外紅外發(fā)射接收管的工作電流取決于平均電流，如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào)，在平均電流不變的 情況下，瞬時(shí)電流很大（ 50 100 0則大大提高了信噪比。此種測(cè)試方案反應(yīng)速度大約在 5 方案 三 采用多路陣列式光敏電阻組成的光電探測(cè)器。 方案 四 采用 種方法雖然能對(duì)路面信息進(jìn)行準(zhǔn)確完備的反應(yīng)，但它存在信息處理滿，實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，而且此次比賽不允許用其它處理器，因此若采用 疑會(huì)加重單片機(jī)的處理負(fù)擔(dān)，不利于實(shí)現(xiàn)更好的控制策略（控制策略才是此次比賽的核心）。 根據(jù)以上分析我們采用方案 1， 因?yàn)榧t外對(duì)管太過于靈敏了，不適合。 4. 電源模塊 方案一 采用 4節(jié) 電池供電，電壓達(dá)到 6V，經(jīng) 7805穩(wěn)壓后給單片機(jī)、電機(jī)和其他芯片供電。 方案二 采用市場(chǎng)上流行的 6805，穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)和其他芯片供電。 因?yàn)楦呻姵乇容^簡(jiǎn)便，所以我們選擇了方案一。 5. 蜂鳴模塊 方案一 采用普通發(fā)光二極管和蜂鳴器分別發(fā)出聲光報(bào)警，該方案雖能達(dá)到題目要求，但是蜂鳴器發(fā)出聲音刺耳，而且受到其他指示燈的影響，發(fā)光二極管報(bào)警也不夠突出。 方案二 采用超高亮發(fā)光二極管和語(yǔ)音芯片 成聲光報(bào)警，該方案避免了方 案一所有缺點(diǎn)。語(yǔ)音芯片聲音清晰，超高發(fā)亮的發(fā)光二極管作用非常明顯。 7 4、智能循跡小車硬件電路設(shè)計(jì) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車 硬件電路設(shè)計(jì) 工作卡 編號(hào) 4 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 3 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 華碩筆記本 2 方正電腦 1 智能循跡小車硬件電路設(shè)計(jì) 【 主控制模塊設(shè)計(jì) 】 【 循跡電路的設(shè) 計(jì) 】 8 【 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 】 【 按鍵和轉(zhuǎn)向指示電路設(shè)計(jì) 】 9 【 發(fā)聲電路設(shè)計(jì) 】 10 5、智能循跡小車的 理圖繪制 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車原理圖繪制 工作卡 編號(hào) 5 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 2 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 2 方正 電腦 1 原理圖元件自制圖形結(jié)果 自制元件名稱 排阻 規(guī)格型號(hào) 自制元件 封裝名稱 請(qǐng)附元件圖） 12345678910原理圖元件自制圖形結(jié)果 自制元件名稱 格型號(hào) 制元件 封裝名稱 請(qǐng)附元件圖） 1 智能循跡小車原理圖的繪制結(jié)果 （請(qǐng)附電路原理圖） 【 工 作 內(nèi) 容 操 作 步 驟 1、在元件庫(kù)內(nèi)找到相應(yīng)的元器件 2、并將沒有找到的元件自己繪制出來 3、將各元件布好局，再按要求將元件一 一連接起來 4、按照各個(gè)模塊的分布進(jìn)行命名 注 意 事 項(xiàng) 1、每一個(gè)元件都要添加封裝。 2、 再給各段線接口命名時(shí)一定要對(duì)應(yīng)好。 12 6、智能循跡小車 繪制 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車 作卡 編號(hào) 6 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1天 共 3 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 自制元件名稱 二極管 規(guī)格型號(hào) 自制元件 封裝名稱 （請(qǐng)附 自制元件名稱 開關(guān) 規(guī)格型號(hào) 自制元件 封裝名稱 （請(qǐng)附 13 智能循跡小車 智能循跡小車阻焊圖繪制結(jié)果 14 智能循跡小車絲印圖繪制結(jié)果 工 作 內(nèi) 容 操 作 步 驟 1、在元件庫(kù)內(nèi)找到相應(yīng)的元器件 2、并將沒有找到的元件自己繪制出來 3、將各元件布好局，再按要求將元件一一連接起來 4、按照各個(gè)模塊的分布進(jìn)行命名 注 意 事 項(xiàng) 1、 注意一一對(duì)應(yīng)。 15 7、智能循跡小車印制電路板的制作 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車印制電路板的制作 工作卡 編號(hào) 7 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 2課時(shí) 共 3頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 和工具設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 打孔機(jī) 1 5 烘烤機(jī) 1 2 刷光機(jī) 1 1 3 曝光機(jī) 1 4 電腦 方正 1 工 作 內(nèi) 容 熱轉(zhuǎn)印照片 16 成品 片（頂層） 成品 層） 17 操 作 步 驟 1、裁板 2、打孔 3、刷光 4、線路轉(zhuǎn)移（熱轉(zhuǎn)移） 5、腐蝕 6、印字符 注 意 事 項(xiàng) 1、打孔時(shí)要小心鉆頭被弄斷 2、熱轉(zhuǎn)移和印字符時(shí)小心燙手 3、腐蝕電路板時(shí)要小心濃氨水 18 8、智能循跡小車的安裝檢測(cè) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車 的安裝檢測(cè) 工作卡 編號(hào) 8 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 2課時(shí) 共 3 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 電烙鐵 1 2 萬(wàn)用表 器件清單 序號(hào) 器件名稱 型號(hào) 封裝要求 數(shù)量 1 歐式晶振 12M 插件 1 2 三極管 8550 插件 1 3 自鎖開關(guān) 6腳 插件 1 4 單排插座 8腳 插件 1 5 單排插座 4腳 插件 1 6 單排插座 2腳 插件 1 7 排阻 10K 插件 1 8 電解電容 105V 插件 1 9 電解電容 1005V 插件 2 10 瓷片電容 15P 插件 2 11 瓷片電容 104 插件 3 12 發(fā)光二極管 5紅色 插件 1 13 發(fā)光二極管 5白色 插件 4 14 按鍵 4腳 插件 3 15 雙排插座 10腳 插件 1 16 蜂鳴器 件 1 17 40腳 插件 1 18 16腳 插件 1 19 單片機(jī) 件 1 20 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 1 21 二極管 1件 1 22 電阻 2K 插件 1 19 23 電阻 件 1 24 電阻 件 1 25 電阻 10K 插件 2 26 電阻 330 插件 5 27 三端穩(wěn)壓塊 7805 7805 插件 1 28 散熱片 +螺絲 插件 1 智能小車安裝結(jié)果（正面） 智能小車安裝結(jié)果（反面） 20 智能小車 整車效果圖 操 作 步 驟 1、電路板檢測(cè) 2、元器件領(lǐng)取 3、元器 件檢測(cè) 4、安裝、焊接 5、電路的測(cè)試 注 意 事 項(xiàng) 在焊接時(shí)要注意焊接時(shí)間，因?yàn)榘遄颖容^薄，與熱電落鐵接觸時(shí)間焊盤容易脫落。安裝元件時(shí)應(yīng)注意模塊安裝。 21 9、智能循跡小車總體軟件設(shè)計(jì) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車總體軟件設(shè)計(jì) 工作卡 編號(hào) 9 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 4課時(shí) 共 1頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 總體軟件設(shè)計(jì)思路 小車通過檢測(cè)電路來判斷小車在跑道上的狀態(tài)，再將此時(shí)小車的狀態(tài)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)送至 據(jù)處理后，來確定小車電機(jī)的工作狀態(tài)。在小車轉(zhuǎn)向的同時(shí)， 制聲光模塊的提示。按鍵模塊控制著整個(gè)程序的啟動(dòng)與停止。 總體軟件設(shè)計(jì)流程圖 開始 按鍵（子程序） 檢測(cè)（子程序） 1 是否左轉(zhuǎn) 是否前進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn) 是否停止 是否右轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 停止 保持 22 10、智能循跡小車按鍵子程序設(shè)計(jì) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車按鍵子程序設(shè)計(jì) 工作卡 編號(hào) 10 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1課時(shí) 共 2頁(yè) 學(xué)員姓 名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 按鍵子程序流程圖 返回 返回鍵值 開始 0 0 延時(shí) =0 延時(shí) 0 23 按鍵子程序代碼 函數(shù)名稱 能 確定鍵值 入口參數(shù) 無 出口參數(shù) if(0) 0); if(0) ; if(0) 0); if(0) ; 24 11、智能循跡小車信號(hào)檢測(cè)子程序設(shè)計(jì) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車信號(hào)檢測(cè)子程序設(shè)計(jì) 工作卡 編號(hào) 11 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1課時(shí) 共 1頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 信號(hào)檢測(cè)子程序流程圖 信號(hào)檢測(cè)子程序代碼 函數(shù)名稱 能 檢測(cè)小車當(dāng)時(shí)狀態(tài) 入口參數(shù) 無 出口參數(shù) 0; 開始 讀數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù) 返回 25 12、智能循跡小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序設(shè) 計(jì) 長(zhǎng)沙 航空 職業(yè) 技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序設(shè)計(jì) 工作卡 編號(hào) 12 所屬 項(xiàng)目 智能循跡小車 計(jì)劃 工時(shí) 1課時(shí) 共 2 頁(yè) 學(xué)員姓名 琚俊杰 班級(jí) 電子 0903 所用 器材 設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 序號(hào) 名 稱 型號(hào)（規(guī)格） 數(shù)量 1 聯(lián)想筆記本 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序流程圖 開始 按鍵檢測(cè) 檢測(cè)探測(cè)黑線 判斷處理檢測(cè)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)結(jié)束 26 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序代碼 函數(shù)名稱 能 驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng) 入口參數(shù) 無 出口參數(shù) if(0 ; if(00000000; if(000000