第76期35組智能尋跡小車

1、智能尋跡小車 智能尋跡小車技術可以應用于無人駕駛機動車智能尋跡小車技術可以應用于無人駕駛機動車, , 無人無人工廠、倉庫、服務機器人、未知路線探測和人類不能存在工廠、倉庫、服務機器人、未知路線探測和人類不能存在或不能長期存在的環(huán)境中或不能長期存在的環(huán)境中; ; 通過功能擴展通過功能擴展, , 小車具有在復雜小車具有在復雜地形條件下探測礦藏的功能地形條件下探測礦藏的功能。市場前景樂觀，具有研究性。市場前景樂觀，具有研究性和可實施性和可實施性。 目的：基于以上眾多實際用途，而目前無人駕駛尋跡車目的：基于以上眾多實際用途，而目前無人駕駛尋跡車在實際中沒有得到廣泛使用，故試圖通過研究，生產出安在實際中

2、沒有得到廣泛使用，故試圖通過研究，生產出安全可靠的智能尋跡小車以期能投入大規(guī)模生產運用。全可靠的智能尋跡小車以期能投入大規(guī)模生產運用。 意義：節(jié)省人力的同時，使大家的生活更加方便快捷。意義：節(jié)省人力的同時，使大家的生活更加方便快捷。設計目的和意義設計目的和意義智能尋跡小車1.CAD1.CAD畫圖技術畫圖技術2.C2.C語言模塊化編程技術語言模塊化編程技術3.Protel3.Protel繪制電路原理圖繪制電路原理圖4. 4.阿克曼原理相關知識阿克曼原理相關知識掌握的知識技能掌握的知識技能智能尋跡小車 通過本次工程綜合訓練，不僅鍛煉了我們的動手能力，學習能力以及相互協(xié)作溝通的能力。還使我們意識到了

3、嚴謹?shù)目茖W作風，謹慎的態(tài)度在工程中的重要性。 團隊協(xié)作：本組分工明確，相關工作在組長的帶領下有條不紊得進行。收獲及體會收獲及體會智能尋跡小車 當光電開關檢測到黑色時輸出高電平。位于左側的光電開關檢測到黑色時，通過單片機的控制，小車向左轉；右側的光電開光檢測到黑色時，高電平輸入單片機后，由單片機實現(xiàn)電機控制及驅動過程，完成小車右轉；用這種方法來控制小車的尋跡路線，盡量保持黑線在小車的左右輪之間，以達到穩(wěn)定尋跡的目的。若光電開關檢測結果為白色，則輸出低電平，通過單片機的控制，使小車保持直線行走。項目主要功能簡介項目主要功能簡介智能尋跡小車主要功能按照預定軌跡，尋線行駛一、阿克曼原理 阿克曼原理的基

4、本觀點是汽車在行駛（直線行駛和轉彎行駛）過程中, 每個車輪的運動軌跡, 都必須完全符合它的自然運動軌跡, 從而保證輪胎與地面間處于純滾動而無滑移現(xiàn)象。1.阿克曼理論轉向特性 以圖1所示的兩軸車為例, 阿克曼理論轉向特性是以汽車前輪定位角都等于零、行走系統(tǒng)為剛性、汽車行駛過程中無側向力為假設條件的。阿克曼原理阿克曼原理智能尋跡小車機械部分機械部分圖11.該轉向特性的特點：汽車前外輪轉角汽車前內輪轉角K兩主銷中心距L軸距阿克曼原理阿克曼原理智能尋跡小車機械部分機械部分汽車直線行駛時, 4個車輪的軸線都互相平行, 而且垂直于汽車縱向中心面。汽車在轉向行駛過程中,全部車輪都必須繞一個瞬時中心點做圓周滾

5、動, 而且前內輪與前外輪的轉角應滿足下面關系式2.阿克曼梯形： 阿克曼梯形即為滿足阿克曼理論轉向特性的四連桿機構, 其底角Qa見圖(2)由右式確定:其梯形臂的作用長度：圖1阿克曼原理阿克曼原理智能尋跡小車機械部分機械部分圖2圖3 阿克曼梯形是一個如圖3所示的平面梯形, 其特性為 ；梯形上底長度AB與兩主銷中心距及兩主銷中心線穿地點之距完全一致。 圖4給出了阿克曼梯形特性曲線與阿克曼理論轉向特性曲線的對比情況。從圖中可見, 兩條曲線基本重合, 表明用上述方法確定梯形參數(shù)是可行的。阿克曼原理阿克曼原理智能尋跡小車機械部分機械部分圖1測量得K=15cm，L=20cm。經計算后， ,m=4cm,（以上

6、數(shù)據(jù)按照理論值及實際情況進行改進）。然后再用機床加工，制作了基于阿克曼原理的梯形四連桿機構來傳動和控制小車轉向。相關數(shù)據(jù)計算：小車結構示意圖小車結構示意圖智能尋跡小車機械部分機械部分1.仰視圖小車結構示意圖小車結構示意圖智能尋跡小車2.俯視圖機械部分機械部分尋跡模塊尋跡模塊智能尋跡小車用于探測黑線的位置，用若干光電管組成， 通過反射紅外線的變化判斷黑線的有無。采用兩只紅外管分別置于小車車身前軌道 的兩側，根據(jù)兩只光電開關接受到白線與黑線的情況來控制小車轉向來調整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關的位置就可以很好的實現(xiàn)尋跡的功能。 1.尋跡模塊電路部分電路部分循跡模塊的完成就是黑線的識別

7、過程，循跡模塊的主要器件是老師提供GP2A25，如下圖所示：尋跡模塊尋跡模塊智能尋跡小車這種是將發(fā)射極和接收級放置在透明的塑料殼內，發(fā)射和接受級的直徑都是3mm。電路部分電路部分尋跡模塊尋跡模塊智能尋跡小車GP2A25的內部電路圖如下：電路部分電路部分尋跡模塊尋跡模塊智能尋跡小車其工作示意圖，如圖1-2：電路連接圖，如1-3所示：圖1-2圖1-3電路部分電路部分2.單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，是電路的核心控制部分對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)智能尋跡小車電路

8、部分電路部分單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)智能尋跡小車電路部分電路部分3模擬電源模擬電源模擬電源智能尋跡小車+C 622 0uC 710 4Vin1GND2Vout3U378 L055V12JP1 0R 181KVCCD10LEDVin1GND2Vout3U478 L09Vin1GND2Vout3U578 L12C 810 4C 910 4VCC12JP1 512 VTIAO12JP1 69VTIAO12JP1 75VTIAO12 V9V1234JP1 8SGND1234JP1 99V9V1234JP2 012 V12 VD12 IN4 007模擬電源電路部分電路部分4光耦模塊光耦模塊光耦模塊智

9、能尋跡小車5VR 81KR 91KR 101KR 111KIN1IN2IN3R 41KR 51KR 61KR 71KVDDEAP0 4IN4R 131KVDDR 121K5VR 151KR 161KEBP0 0P0 1P0 2P0 3VCC1IN12VCC3IN24VCC5IN36VCC7IN48GND9OUT410GND11OUT312GND13OUT214GND15OUT116JP7TLP52 1-4VCC1IN12VCC3IN24VCC5IN36VCC7IN48GND9OUT410GND11OUT312GND13OUT214GND15OUT116JP8TLP52 1-4R 141KR 1

10、71KP0 6P0 5du oji12JP1 412JP1 3R 191KR 201K光耦TLP521-4電路部分電路部分TLP521-4TLP521 是可控制的光電藕合器件，將砷化鎵紅外發(fā)光二極管耦合到光三極管光耦模塊光耦模塊智能尋跡小車電路部分電路部分5電機驅動模塊電機驅動模塊智能尋跡小車IN4EBIN3IN2EAIN1OUT2OUT1VCC5VC4104C5104OUT4OUT3123456789101112131415U2L298123JP9duoji電機驅動L298N電路部分電路部分L298N恒壓恒流2A橋式驅動芯片內部包含4通道邏輯驅動電路，可以方便的驅動兩個直流點擊電機驅動模塊電

11、機驅動模塊智能尋跡小車電路部分電路部分6電機保護模塊電機保護模塊電機保護模塊智能尋跡小車123456JP11MOTORD7IN4007D8IN4007D5IN4007D6IN4007D3IN4007D4IN4007D1IN4007D2IN4007VCCVCCOUT4OUT3OUT2OUT1電機保護電路電路部分電路部分 軟件編程模塊軟件編程模塊智能尋跡小車軟件部分軟件部分開始開始啟動（初始化）等下次中斷觸發(fā) 將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給單片機，并選擇相應的動作函數(shù)收到數(shù)據(jù)？void main()init_time0();while(1) /舵機初始位置（保證小車前輪擺正）舵機初始位置（保證小車前輪擺正）

12、 motor_run(1,10,10); delay_flag=1000;/較精確延時較精確延時100MS,100MS,以定時器以定時器0 0中定義的中定義的100US100US為單位為單位while(delay_flag);angleflag=15;while(1) if(rightflag=1) right=1; if(right) if(angleflag=15) motor_run(0,25-angleflag,10);/（方向，左輪轉速，右輪轉速）（方向，左輪轉速，右輪轉速） if(angleflag15) motor_run(0,10,angleflag-5); delay_fla

13、g=2500; while(delay_flag); angleflag-； duoji_pwm=angleflag; right=0;待/ 舵機部分 tt+;tt+;if(tt=duoji_pwm)/duoji_pwm=626if(tt=duoji_pwm)/duoji_pwm=626，大，大約約0.5ms2.5ms0.5ms2.5msduoji=0;/duoji=0;/舵機控制舵機控制線線置低置低電電平平else if(tt=200)/else if(tt=200)/大大約約20ms20ms。 tt=0;tt=0;duoji=1;/duoji=1;/舵機控制舵機控制線線置高置高電電平平 舵

14、機部分程序舵機部分程序智能尋跡小車直流電機PWM調速部分智能尋跡小車/ 直流電機PWM調速 部分pwm+;if(pwm=10)/設置PWM調速周期為1ms。pwm=0;P0|=0X30;/P0口進行或運算。if(pwm=PWM_L)/PWM_L=010，;motor_l_en=0;if(pwm=PWM_R)/PWM_R=010;motor_r_en=0;if(delay_flag)delay_flag-;void init_time0()/定時器0初始化函數(shù)TMOD=0X02;/采用定時器模式2，8位精確定時TH0=156;/定時器賦初值;100US中斷一次，這里的晶振是11.0592M；若晶振為12M，則選用156；TL0=156;EA=1;/開總中斷ET0=1;/開定時器中斷TR0=1;/定時器0開始運行duoji_pwm=15;/舵機初始位置（保證小車前輪擺正）void motor_run(uchar direct,uchar