基于單片機的智能循跡小車---答辯(1.0版)

1、設(shè)計成員設(shè)計成員：車京運車京運002002號號董董 蓮蓮010010號號付付 蓉蓉012012號號胥志強胥志強 047047號號系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述1循跡小車硬件設(shè)計循跡小車硬件設(shè)計2循跡小車軟件設(shè)計循跡小車軟件設(shè)計3總結(jié)總結(jié)4整個系統(tǒng)括單片機控制模塊、電機驅(qū)動模塊、循跡模塊、電源和小車車體。小車實物圖本系統(tǒng)采用簡單明了的設(shè)計方案。本系統(tǒng)采用簡單明了的設(shè)計方案。通過高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電通過高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)然后由然后由STC89C52單片機單片機通過通過IOIO口控制口控制L298N驅(qū)

2、驅(qū)動模塊改變兩個直流電機的工作狀態(tài)動模塊改變兩個直流電機的工作狀態(tài)最后實現(xiàn)小車循跡最后實現(xiàn)小車循跡4L298N驅(qū)動芯片和直流電機接線原驅(qū)動芯片和直流電機接線原理圖理圖 L298N 是一個內(nèi)部有兩是一個內(nèi)部有兩個個H橋的驅(qū)動芯片，橋的驅(qū)動芯片，這樣電這樣電機的運轉(zhuǎn)只需要用三個信號機的運轉(zhuǎn)只需要用三個信號控制：兩個方向信號和一個控制：兩個方向信號和一個使能信號。使能信號。實物圖注意：注意：L298N 芯片的工作電壓需要兩路：芯片的工作電壓需要兩路：第一路：第一路：輸出供給電機回路的工作電源輸出供給電機回路的工作電源第二路：第二路：輸入邏輯控制回路電源輸入邏輯控制回路電源 5V（ 電源出電源出/入）

3、入） L298N接入直流電機的端口接法接入直流電機的端口接法循跡原理：利用紅外線對于不同顏色具有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫反射，紅外對管接收管接收反射光；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則紅外管接收不到信號.紅外對管采集回來的信號通過3路循跡傳感器模塊里面的LM339比較器后輸出高或低電平，從而實現(xiàn)信號的檢測。當模塊檢測到前方障礙物信號時 電路板上紅色指示燈點亮，同時OUT 端口持續(xù)輸出低電平信號,該模塊檢測距離260cm， 檢測角度35 LM339比較器紅外探頭電路 IN1-IN1-為定位器調(diào)節(jié)的電壓輸入端（為定位器調(diào)

4、節(jié)的電壓輸入端（V V固定固定） IN1+IN1+為探頭輸出的電壓（探頭為探頭輸出的電壓（探頭outout與與GNDGND間電壓間電壓)Vout)Vout 檢測到白色時檢測到白色時 R1 R1減減 小小 VoutV VoutV VoutV固定固定 輸出輸出 高電平高電平 LED LED滅滅V固定Vout三路紅外探頭檢測狀態(tài)及其小車控制方法三路紅外探頭檢測狀態(tài)及其小車控制方法所謂的差速，是指左右兩車輪的速度差，假如左邊車輪比右邊的快，則小車會偏向右。同時，左邊的車輪轉(zhuǎn)速比右的慢，那么小車會向左邊轉(zhuǎn)動。目前主要有以下兩種方式。（1）小車向左轉(zhuǎn)，可是是左輪停止，左輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這樣可實現(xiàn)左轉(zhuǎn)，這種方式

5、實現(xiàn)小角度的轉(zhuǎn)彎，在角度不大時可采用此種方式。（2）小車向左轉(zhuǎn)，可以是左輪反轉(zhuǎn)，右輪正轉(zhuǎn)，這樣可以實現(xiàn)大角度的左轉(zhuǎn)，甚至可以進行原地打轉(zhuǎn)。同理可推出小車如何向右轉(zhuǎn)向。14本設(shè)計采用本設(shè)計采用C語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。因此，軟件的設(shè)計好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。因此，軟件的設(shè)計上，運用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進行設(shè)計，使得上，運用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進行設(shè)計，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、程序變得更加直觀

6、易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。定時溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編或匯編源文件。然后分別由源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標文件編譯器編譯生成目標文件（.OBJ）。目標文件與庫文件一起經(jīng)）。目標文件與庫文件一起經(jīng)LIB51連接連接定位生成絕對目標文件（定位生成絕對目標文件（.ABS）。）。ABS文件由文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件文件。在軟件調(diào)試中，使用功能強大且的在軟件調(diào)試中，使用功能強大且的WAVE 6000軟件進軟件進行軟件編譯與調(diào)試行

7、軟件編譯與調(diào)試,使用使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機對程序進行燒錄。及其配套的單片機對程序進行燒錄。void pwm_out_left(void)void pwm_out_left(void)/左電機調(diào)速左電機調(diào)速, ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)push_val_leftpush_val_left的值改的值改變電機轉(zhuǎn)速變電機轉(zhuǎn)速, ,占空比占空比 if(Left_stop)if(Left_stop) if(pwm_val_left=push_val_left) if(pwm_val_left=40)if(pwm_val_left=40)pwm_val_left=0;p

8、wm_val_left=0; else else Left_pwm=0;Left_pwm=0; void pwm_out_right(void) void pwm_out_right(void) /右電機調(diào)速右電機調(diào)速 if(Right_stop)if(Right_stop) if(pwm_val_right=push_val_right) if(pwm_val_right=40)if(pwm_val_right=40)pwm_val_right=0;pwm_val_right=0; else else Right_pwm=0;Right_pwm=0; 本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)

9、。以實驗組裝小車為基本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。以實驗組裝小車為基礎(chǔ)，使用了礎(chǔ)，使用了3個光電傳感器來探測周圍環(huán)境，同時對采集到的數(shù)據(jù)信個光電傳感器來探測周圍環(huán)境，同時對采集到的數(shù)據(jù)信息進行融合。取得了以下成果：息進行融合。取得了以下成果： 經(jīng)過經(jīng)過多多次的測試證明，循跡傳感器呈次的測試證明，循跡傳感器呈M型布局時型布局時更更適合檢適合檢測多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)測多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性。整個布

10、局有端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性。整個布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對一字型布局，利于在彎道處提高小車速度。但相對一字型布局，M型布型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號，從而產(chǎn)生信號震蕩，影響小車行局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號，從而產(chǎn)生信號震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。駛的穩(wěn)定性。小車保留了擴展功能。循跡小車在完成設(shè)計預(yù)想的前提小車保留了擴展功能。循跡小車在完成設(shè)計預(yù)想的前提下，考慮下，考慮到到車體結(jié)構(gòu)設(shè)計的簡單化，降低了制作成本，車體結(jié)構(gòu)設(shè)計的簡單化，降低了制作成本，使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。接口，方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。1小車可以實現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時，小車可以實現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時，小車將一直在軌道上循跡。小車將一直在軌道上循跡。智能循跡小車屬于應(yīng)用開發(fā)項目，涉及了多種學科，由于本課題的試智能循跡小車屬于應(yīng)用開發(fā)項目，涉及了多種學科，由于本