12智能迷宮小車循跡

1、迷宮小車參賽：玉林師范學院物理科學與工程技術(shù)學院參 賽 者：譚健勇、李國德、覃柳葉1 / 13目錄第一章 概述1.1 小車功能簡介····························1.2 設計背景和意義·········&#

2、183;···················1.3 設計方案·····························

3、·······第二章 設計方案2.1 主控系統(tǒng)··································2.2 電機驅(qū)動模塊····

4、3;····························2.3 紅外檢測模塊····················

5、···········2.4 無線收發(fā)模塊······························2.5 電源模塊······

6、························第三章 硬件設計3.1 總體電路設計·······················

7、···········3.2 驅(qū)動電路模塊··································3.3 信號檢測模塊·

8、3;··································3.4 主控電路第四章 軟件設計主程序流程圖············

9、··························第五章 附錄智能小車圖片······················

10、···············結(jié)束語··································

11、83;········2 / 13參考文獻········································

12、;··智能循跡小車第一章1.1 小車功能簡介要實現(xiàn)自動導引功能就必須要感知導引線，感知導引線相當給一個視覺功能。自動循跡是基于自動導引小車系統(tǒng)，基于它的智能小車實現(xiàn)自動識別路線，并自動按照規(guī)定的方向，選擇正確的行進路線。使用紅外對管感知路線并作出和執(zhí)行相應的動作。該智能小車可以作為人的典型代表。它可以分為三大組成部分：紅外檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。實現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，基于上述要求，信號檢測部采用紅外對管實現(xiàn)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當?shù)?，主要小車的行進方向和速度。CPU使用的是ATmega128單片機，配合軟件編程實現(xiàn)。1.2 設計背景和

13、意義隨著科學技術(shù)的發(fā)展，的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應用領(lǐng)域為式智能導航系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當發(fā)達，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，視覺需要通過大量的運算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標。視覺3 / 13傳感器的器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動聚焦。但CCD傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實用有效的方法?，F(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質(zhì)成果。其基本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電

14、子設計大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我們此次的設計主要實現(xiàn)循跡這個功能。1.3 設計方案在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電檢測器，實現(xiàn)對電動車的位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時，靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。第二章2.1 主控系統(tǒng)采用單片機作為整個系統(tǒng)的，用其行進中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢簡單、方便、快捷。這樣一來，單片4 / 1

15、3機就可以充分發(fā)揮其豐富、有較為強大的功能及可位尋址操作功能。ATmega128 為基于 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的 8 位低功耗 CMOS 微處理器。由于其先進的指令集以 及單周期指令執(zhí)行時間， ATmega128 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系 統(tǒng)在功耗和處理速度之間的。ATmega128 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元 (ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時兩個的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的復雜指令集微處理器高 10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega128單片機圖12.2電機驅(qū)

16、動模塊考慮到小車必須能夠前進、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個電機分別進行驅(qū)動。當左輪 電機轉(zhuǎn)速高于右輪電機轉(zhuǎn)速時小車向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車輪的轉(zhuǎn)速，可以采取 PWM 調(diào)速法，即由單片機的 IOB8、IOB9 輸出一系列頻率固定 的方波，再通過功率放大來驅(qū)動電機，在單片機中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到5 / 13電機上的平均電壓，從而可以改變電機的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個電機轉(zhuǎn)速的 配合就可以實現(xiàn)小車的前進、轉(zhuǎn)彎等功能。在此， 用到了 L298N（ 如圖 2 ）， L298N為SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機驅(qū)動，內(nèi)部包含 4

17、 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相 和四相步進電機的驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2 個二相或 1 個四相步進電機，內(nèi)含二個 H-Bridge 的高電壓、 大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL邏輯準位信號，可驅(qū)動 46V、2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號。L298N圖 22.3 紅外接收模塊小車采用十只紅外對管（如圖 3）來實現(xiàn)小車的循跡功能，六只在車頭正中間，兩側(cè)分別有兩只，十只對管一起實現(xiàn)小車的導航尋址。當小車脫離軌道很小時，即當置于次外側(cè)的一只光電對管脫離軌道時，等待次外側(cè)任一只檢測到黑線后，做出相應的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開

18、關(guān)重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復正向行6 / 13駛。當小車脫離軌道很大時，即當置于最外側(cè)的一只光電對管脫離軌道時，等待最外側(cè)任一只檢測到黑線后，做出相應的轉(zhuǎn)向調(diào)整，同樣的，直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線，再恢復正向行駛。紅外對管圖 32.4 無線收發(fā)模塊1、電路該電路的主要器件為HT6221，。HT6221 將紅外碼調(diào)制成 38KHZ 的脈沖信號通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖中 D1 是紅外發(fā)射二極管，D2 是按鍵指示燈，當有按鍵按下時 D2 點亮。HT6221 的編碼規(guī)則是：當一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使激活，如果這個按鍵按下且延遲大約 108ms，這 108ms 發(fā)射代碼

19、由一個起始碼(9ms)，一個結(jié)果碼(4.5ms)，低 8 位地址碼(9ms18ms)，高 8 位地址碼(918ms)，8 位數(shù)據(jù)碼(918ms)和這 8 位數(shù)據(jù)碼的反碼 (918ms)組成，如果按鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發(fā)射的代碼將僅由起始碼(9ms)和結(jié)束碼(2.5ms)組成。按照圖的接法，K1K8 的數(shù)據(jù)碼分別為：0x00，0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。圖電路原理圖7 / 132、紅外線接收模塊該模塊使用紅外接收頭 1838，其電路。瓷片電容 104 為去耦電容，DOUT 即是解調(diào)信號的輸出端，直接與單片機的 P3.2 口相連。有紅外

20、編碼信號發(fā)射時，輸出為檢波整形后的方波信號，并直接提供給單片機。圖紅外接收原理圖2.5 電源模塊第三章8 / 133.1 總體電路設計智能小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用一個電機驅(qū)動，調(diào)制前面兩個的轉(zhuǎn)速起停從而達到轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬向輪，起支撐的作用。將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當車身下左邊的傳感器檢測到黑線時，主控左輪電機轉(zhuǎn)速減慢，車向左修正，當車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控右輪電機轉(zhuǎn)速減慢，車向右修正。主板設計框圖圖 43.2 驅(qū)動電路模塊該模塊主要由L298兩個電機的正反轉(zhuǎn)，以及改變電機的轉(zhuǎn)速，其電路如圖 5 所示。L298是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器。其中 SENSEA、9 / 13ATm