智能循跡小車

1、長沙航空職業(yè)技術學院應用電子技術專業(yè)電子產品綜合實訓智能循跡小車設計與制作過程資料及作業(yè)班級電子0903組別第九組學號 60姓名琚俊杰長沙航空職業(yè)技術學院211年6月智能循跡小車的設計與制作工作卡1、智能循跡小車的任務分析長沙航空職業(yè)技術學院任務分析工作卡編號1所屬項目智能循跡小車計劃工時1天共1頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1【功能要求】1、功能指標要求 能夠根據軌跡圖所提供的路線進行主動的循跡 小車能夠在賽道上完成一圈的循跡，及包括前進，左拐，右拐，剎車停止。發(fā)揮要求 按鍵啟動 轉向提示 蜂鳴提示

2、2、任務分析小車供電后，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，半導體二 極管在電場作用下產生電勢，將光信號轉換成電信號。該智能小車在畫有黑線的白紙“路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線的反射系數(shù)不同，可根據接收到的反射光的強弱來判斷“道路”一一黑線。當小車檢測到黑線時，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，轉換 成比較弱的電信號；當小車未檢測到黑線時，光線大部分被反射，反射回的光線被光電二極管接 收，轉換成比較強的電信號。最終，這些電信號經過比較器處理后傳入單片機，再由單片機進一 步做信號處理。2、智能循跡小車工作計劃長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車系統(tǒng)設計

3、工作計劃工作卡編號2所屬項目智能循跡小車計劃工時1天共1 頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1智能循跡小車系統(tǒng)設計工作計劃第組工作任務完成安排表項目名稱時量任務分解時間安排負責人智能循跡小車10天循跡小車任務分析與功能設計2天楊名循跡小車硬件系統(tǒng)設計，制作與調試4天琚俊杰循跡小車軟件設計整機調試4天李慕寧實施任務的步驟和措施時間任務組員地點6.20循跡小車總任務與要求下發(fā)，小 組進行討論與分析。琚俊杰，楊名，李慕寧六機房6.21制定方案，硬件電路的了解琚俊杰，楊名，李慕寧六機房6.22硬件電路各部分設計琚

4、俊杰，楊名，李慕寧六機房6.23原理圖的設計與驗收琚俊杰，楊名，李慕寧六機房6.24PCB板的制作琚俊杰車間制板6.27硬件電路板的制作琚俊杰實訓車間6.28小車電路板元件的安裝、 調試電壓琚俊杰，楊名，李慕寧數(shù)電教室6.29小車程序編寫李慕寧六機房6.30小車整機調試琚俊杰，楊名，李慕寧六機房7.1答辯李慕寧數(shù)電教室3、智能循跡小車方案論證長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車系統(tǒng)設計方案論證工作卡編號3所屬項目智能循跡小車計劃工時1天共3頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1智能循跡小車系統(tǒng)設計方案及論證【原

5、理框圖】【原理說明】采用AT89S52單片機，AT89S52單片機是一種低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程存儲器。AT89S52有5個中斷源，和3個定時計數(shù)器。通過這些來實現(xiàn)小車的行走，蜂鳴，亮燈，以及轉向。但可能會需要外擴大量的I/O 口才能滿足需要。用一個探頭來掃描黑線使其前進，反饋的信息來控制電機的轉向，及其左右轉以及剎車停止。利用一個脈沖來記錄 時間。分別作出幾個小的模塊如：電機驅動模塊，轉向燈模塊，蜂鳴器模塊，電源模塊，循跡檢 測模塊，顯示模塊等等。10【方案論證】1主控制器模塊方案一：選用 AVR單片機Atmega128L, Atmega128L是高性能、低功耗

6、的AVR ? 8位微處理器，64引腳。采用先進的 RISC結構，具有133條指令，大多數(shù)可以在一個時鐘周期內完成。它 具有兩個獨立的預分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器和兩個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器及具有獨立預分頻器的實時時鐘計數(shù)器。片內帶有模擬比較器。具有上電復位以及可編程的掉電檢測功能。其片內資源豐富，具有：8個外部中斷，4個定時計數(shù)器，53個I/O 口，可解除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，功能強大。方案二：采用 AT89S52單片機，AT89S52單片機是一種低功耗、高性能 CMOS位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程存儲器。使用

7、 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51產品 指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。AT89S52有5個中斷源，和3個定時計數(shù)器。方案三：采用FPGA（現(xiàn)場可編輯門列陣）作為系統(tǒng)控制器。FPGA可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，規(guī)模大，集成度高，體積小，穩(wěn)定性好，并且可利用EDA軟件進行仿真和調試。FPGA采用并行工作方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，常用于大規(guī)模實時性要求較高的系統(tǒng)。方案比較：由三種方案可以看出，以Atmega 128L核心可以方便地實現(xiàn)對各個部分的控制和外接，而AT89S52而需要外擴大量的I/O 口才能滿足需要，而F

8、PGA勺高速處理能力得不到充分發(fā) 揮且價格較貴，所以我們選擇方案一。2.電機驅動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。線性型驅動的電路結構和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的H型橋式電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)下，精確調整電動機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率 非常高，H型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉速和方向的控制，電子管的開關速度很快，穩(wěn)定性也 極強，是一種廣泛采用的PWM調速技術?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L293D。這種調速方式有調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖 擊，還可以實現(xiàn)頻繁的

9、無級快速啟動、制動和反轉等優(yōu)點。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。3 循跡模塊方案一采用光敏元件。該方案缺點：易受到外界光源的干擾，有時甚至檢測不到黑線，主 要是因為可見光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情況均對檢測效果產生直接影響。克服此缺點的方法：采用超高亮度的發(fā)光二極管能降低一定的干擾，但這又會增加檢測系統(tǒng)的功 耗。方案二脈沖調制的反射式紅外發(fā)射接收器。由于采用帶有交流分量的調制信號，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制信 號，在平均電流不變的情況下， 瞬時電流很大（50100mA （ST-18

10、8允許的最大輸入電流為 50mA, 則大大提高了信噪比。此種測試方案反應速度大約在5us。方案三采用多路陣列式光敏電阻組成的光電探測器。方案四采用CCD專感器，此種方法雖然能對路面信息進行準確完備的反應，但它存在信息處理滿，實時性差等缺點，而且此次比賽不允許用其它處理器，因此若采用CCD專感器，無疑會加重單片機的處理負擔，不利于實現(xiàn)更好的控制策略（控制策略才是此次比賽的核心）。根據以上分析我們采用方案1，因為紅外對管太過于靈敏了，不適合。4. 電源模塊方案一 采用4節(jié)1.5V干電池供電，電壓達到 6V,經7805穩(wěn)壓后給單片機、電機和其他芯 片供電。方案二采用市場上流行的 6V蓄電池經過780

11、5,穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)、直流電機和其他芯片 供電。因為干電池比較簡便，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)出聲光報警，該方案雖能達到題目要求，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)光二極管報警也不夠突出。方案二采用超高亮發(fā)光二極管和語音芯片ISD1730組成聲光報警，該方案避免了方案一所有缺點。語音芯片聲音清晰，超高發(fā)亮的發(fā)光二極管作用非常明顯。4、智能循跡小車硬件電路設計長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車硬件電路設計工作卡編號所屬項目學員姓名智能循跡小車計劃工時琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）華

12、碩筆記本P4AJ12方正電腦數(shù)量智能循跡小車硬件電路設計【主控制模塊設計】7CC60堀俊杰SU-P310ufRS7DI2ZZE4-pTTPl 5pT 12 3 4 5 6 7 1 - M - - - - mJI- - - - J p p p F p p F P 12 3 4 5 6-7 FPPPFPPFAT3SS5：* 39 ATEHL* 塑 EIMT； 37 EISTj 36 EJKT4- 西 EINTS 7?T； 33* lCap Sasi15pFT U.OP52WT町T1TO15T1TO311619ADCVF V E 12 34 5 6 7 2-2 2 22 2 2 2 PPFPPPPP

13、21 JKI 孚 TN：4 JN4EN2- TrLFD- UFI 28 TJILRIC-ETCPU模塊I【循跡電路的設計】 RXD* TXD_3BALE-200“ C54 c*p K4pF【電機驅動電路設計】60踞俊杰a 1tKl 2outi 34|OVT2 67vccEH1vssIHPUT1IHFUT40RJTFUT10UTFITT4GSOGNTG血GNTOUTPUT2OUTPUTSIHPVT2IH?UT3VSEN214OUT 斗1312 ,nOUT310軸9EN2西VCC15以斗ME戸_5二_LLnoCON4【按鍵和轉向指示電路設計 】D5I rr%*-電機驅動模塊YCCKJK260塢俊杰

14、安鍵模塊MC 60塀俊杰1KD祐VLED：CCMe些遜吃轉向燈模塊 -D5JT -ETVivcc60堀俊杰Q11、r21 2N3906ADD 嚴-|5JK【發(fā)聲電路設計】VCC2KL昭白Speaker鳴號模塊長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車原理圖繪制工作卡編號5所屬項目智能循跡小車計劃工時1天共2頁5、智能循跡小車的Protel原理圖繪制學員姓名琚俊杰班級電子090311所用器材設備序號型號（規(guī)格）數(shù)量序號型號（規(guī)格）數(shù)量聯(lián)想筆記本G450方正電腦原理圖元件自制圖形結果排阻規(guī)格型號Res 8自制元件 封裝名稱自制元件名稱RS 8（請附元件圖）原理圖元件自制圖形結果自制元件名稱L293D規(guī)格型號

15、L293D自制元件 封裝名稱DIP-16（請附元件圖）智能循跡小車原理圖的繪制結果（請附電路原理圖）.TC祐隔用下撬?？仓∧K.C梅測板櫓口鳴號模塊同f居険杰-電機驅動模塊工 作 內 容 操 作 步 驟注 意 事 項【ERC文件】1在元件庫內找到相應的元器件2、并將沒有找到的元件自己繪制出來3、 將各元件布好局，再按要求將元件連接起來4、按照各個模塊的分布進行命名1每一個元件都要添加封裝。2、再給各段線接口命名時一定要對應好12長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車PCB圖繪制工作卡編號6所屬項目智能循跡小車計劃工時1天共3頁6、智能循跡小車PCB圖繪制學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序

16、號型號（規(guī)格）數(shù)量序號型號（規(guī)格）數(shù)量聯(lián)想筆記本G450PCB封裝元件自制圖形結果二極管規(guī)格型號自制元件 封裝名稱自制元件名稱（請附PCB封裝元件圖）FM LPPCB封裝元件自制圖形結果自制元件名稱開關規(guī)格型號自制元件 封裝名稱（請附PCB封裝元件圖）智能循跡小車PCB圖繪制結果12智能循跡小車阻焊圖繪制結果智能循跡小車絲印圖繪制結果13工 作 內 容 操 作 步 驟1、在元件庫內找到相應的元器件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、按照各個模塊的分布進行命名1、注意一一對應。注 意 事 項長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車印制電路板的制作工作卡編號

17、77、智能循跡小車印制電路板的制作學員姓名智能循跡小車計劃工時琚俊杰班級所屬項目2課時共3頁電子0903所用器材和工具設備序號 名 稱1 打孔機型號（規(guī)格）數(shù)量 序號 名 稱15 烘烤機刷光機型號（規(guī)格）數(shù)量11曝光機電腦1方正1熱轉印照片工作內容1530成品PCB板照片照片（頂層）成品PCB板照片（底層）操 作 步 驟1、裁板2、打孔3、刷光4、線路轉移（熱轉移）5、腐蝕6、印字符注 意 事 項1、打孔時要小心鉆頭被弄斷2、熱轉移和印字符時小心燙手3、腐蝕電路板時要小心濃氨水8智能循跡小車的安裝檢測長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車的安裝檢測工作卡編號8所屬項目智能循跡小車計劃工時2課時共3頁

18、學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1電烙鐵12萬用表MF7471器件清單序號器件名稱型號封裝要求數(shù)量1歐式晶振12M插件12三極管8550插件13自鎖開關6腳插件14單排插座8腳插件15單排插座4腳插件16單排插座2腳插件17排阻10K插件18電解電容10UF/25V插件19電解電容100UF/25V插件210瓷片電容15P插件211瓷片電容104插件312發(fā)光二極管5紅色插件113發(fā)光二極管5白色插件414按鍵4腳插件315雙排插座10腳插件116蜂鳴器DC51插件117IC緊鎖插座40腳插件118IC插座16腳插件119單片機AT89

19、S52插件120電機驅動芯片L293D121二極管1N4007插件122電阻2K插件123電阻4.7K插件124電阻5.1K插件125電阻10K插件226電阻330插件527三端穩(wěn)壓塊78057805插件128散熱片+螺絲插件1智能小車安裝結果（正面）智能小車安裝結果（反面）智能小車整車效果圖操 作 步 驟注 意 事 項1、電路板檢測2、元器件領取3、元器件檢測4、安裝、焊接5、電路的測試在焊接時要注意焊接時間，因為板子比較薄，與熱電落鐵接觸時間焊盤容易脫落。安裝元件時應注意模塊安裝。9、智能循跡小車總體軟件設計10、智能循跡小車按鍵子程序設計長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車按鍵子程序設計工作

20、卡編號10所屬項目智能循跡小車計劃工時1課時共2頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501按鍵子程序流程圖開始延時Key=1延時Key=2返回鍵值返回按鍵子程序代碼函數(shù)名稱key功能確定鍵值入口參數(shù)無出口參數(shù)Key_datchar key()按鍵子程序/char key_dat;if(k1=0)delay(10);if(k1=0)key_dat=1;if(k2=0)delay(10);if(k2=0)key_dat=2;return key_dat;11、智能循跡小車信號檢測子程序設計長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車信號檢

21、測子程序設計工作卡編號11所屬項目智能循跡小車計劃工時1課時共1頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501信號檢測子程序流程圖開始s信號檢測子程序代碼函數(shù)名稱jc功能檢測小車當時狀態(tài)入口參數(shù)無出口參數(shù)jc datchar jc（）檢測子程序/char jc_dat; jc_dat=PO; jc_dat=jc_dat|OxcO; return jc_dat;12、智能循跡小車電機驅動子程序設計長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車電機驅動子程序設計工作卡編號12所屬項目智能循跡小車計劃工時1課時共2頁學員姓名琚俊杰班級電子0903

22、所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501電機驅動子程序流程圖電機驅動子程序代碼函數(shù)名稱dj功能驅動小車運動入口參數(shù)無出口參數(shù)void move(uchar jc)if(jc=0xf3)P2=ADV;RD=1;if(jc=0xf7|jc=0xe7|jc=0xef|jc=0xcf|jc=0xdf|jc=0xc3|jc=0xc7|jc=0xe3)MOTOR=RIGHT&0x7f;RD=0;if(jc=0xfb|jc=0xf9|jc=0xfd|jc=0xfc|jc=0xfe|jc=0xf1|jc=0xf8|jc=0xf0)MOTOR=LEFT&Oxbf;RD=

23、0;if(jc=0xff)MOTOR=STOP;RD=1;13、智能循跡小車主程序設計長沙航空職業(yè)技術學院智能循跡小車主程序設計工作卡編號13所屬項目智能循跡小車計劃工時1課時共2頁學員姓名琚俊杰班級電子0903所用器材設備序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501主程序流程圖按鍵1P檢測1r驅動!主程序代碼函數(shù)名稱mai n功能控制小車入口參數(shù)無出口參數(shù)無mai n()char keydatjcdat;while(1)keydat=key();jcdat=jc();if(keydat=2)P2=0xf0;else if(keydat=1)move(jcdat);14、程序調試長沙航空職業(yè)技術學院:智能循跡小車程序調試工作卡編號14所屬項目