智能尋黑線小車

1、智能尋黑線小車許永讀、張清洪、鄭掌摘要:本設計以AT89S52作為小車檢測和控制的核心，以實現自動控制功能。通過三個紅外光電傳感器對坦克小車運動方向進行檢測，使其沿著引導線前進，運用直流電機調速技術，完成對小車運動速度和運動方向的控制，同時還利用紅外對管實現對運動距離的測量，并用靜態(tài)顯示電路顯示小車的運動路程、時間和金屬個數。基于一些完備而可行的硬件設計，使用了切實可用的軟件算法，實現小車的自動控制。關鍵詞:紅外尋跡、金屬傳感器、電機驅動電路、壁障傳感器一、 硬件部分方案的選擇與論證：根據題目的要求可以分為一下幾個模塊紅外循跡電路單片機電機驅動壁障傳感器尋光電路金屬傳感器數碼管顯示AT89C5

2、2的資料 L298N：L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓

3、；并可以直接用單片機的I/O口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N的工作原理電機驅動部分圖中IN1IN4是單片機的輸入端，OUT1OUT4是L298N的輸入端。將enableA、enableB接高電平+5V，使L298N的四個輸出端正常工作。7805穩(wěn)壓圖中220uF的電容是起電流的緩沖作用的，33uF和104是起濾波作用的。LM324LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。1.短路保護輸出 2.真差動輸入級 3.可單電源工作：3V-32V 4.低偏置電流：最大100nA 5.每封裝含四個運算放大器。 6.具有內部補償的功能。 7.共模范圍擴展到負電源 8.行業(yè)

4、標準的引腳排列 9.輸入端具有靜電保護功能 尋跡部分反射式傳感器TCRT5000： TCRT5000傳感器的工作原理與一般的紅外傳感器一樣,一傳一感。TCRT5000具有一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管。當發(fā)射管的紅外信號經反射被接收管接收后,接收管的電阻會發(fā)生變化,在電路上一般以電壓的變化形式體現出來,而經過ADC轉換或LM324等電路整形后得到處理后的輸出結果。電阻的變化起取于接收管所接收的紅外信號強度,常表現在反射面的顏色和反射面接收管的距離兩方面。它的工作電壓是DC3V5.5V，推薦工作電壓為5V。采用紅外一體化傳感器。此方案可以降低可見光的干擾，靈敏度高，同時其尺寸小、質量輕、價格也低

5、廉。外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高，用它作為近距離傳感器是最理想的。 TCRT5000尋光部分光敏電阻：光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導體。半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子空穴對的出現使電阻率變小。光照愈強，光生電子空穴對就越多，阻值就愈低。當光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。由于光敏電阻

6、比較實惠，又滿足設計的要求。故循光采用光敏電阻實現。在有光照的時候，R5的阻值會變小，因而V就會變大；在沒光照的時候，R5的阻值會變大，因而V就會變小。通過調10K電位器（104）來使比較器能夠正常辨別出光敏電阻有沒有接收到光。避障部分紅外避障傳感器使用說明： 避障傳感器的接線電路圖：圖中J1接傳感器的輸出端，J2接+5V電源，J3接入單片機的I/O口。 金屬探測部分金屬探測傳感器：圖中藍線接地，棕線接電源的正極，黑線接入單片機的I/O口。二、 軟件設計程序流程圖：初始化I/O初始化定時器1、3定時器1“5路尋跡、尋光”檢測金屬塊是否有測到金屬& 金屬=4？是否有尋到黑線或光&

7、定時器3開始計時小車開始前進小車停5秒定時器3停止小車繼續(xù)前進，定時器繼續(xù)計時5路同時測到光小車停，定時器停顯示時間結束開始否否否是是5秒到是否檢測到障礙物左轉彎，直走，右轉彎否是三、測試該車經調試后，各個模塊都運行正常，尋跡、尋光、金屬檢測、避障等模塊都能夠實現功能。 四、總結通過這次課題的設計，讓我們又得到了一次鍛煉，動手能力得到了提高，同時也發(fā)現了自己的一些不足，學習就是要理論聯系實際，在學習了理論之后就應該把它應用到實際中才能夠提升自己，同時程序的設計也是一個主要部分，如何對數據巧妙的處理，如何使結構化更加的清晰，這些都是在實踐當中要考慮到的。最后調試也是一個很重要的過程，必須對整個系

8、統很了解，將整體分成部分來調試將會變得更加簡單，以上是這次課題最大的收獲。五、附錄298驅動電路原理圖：298驅動電路PCB圖：光檢測電路原理圖：光檢測電路PCB圖：紅外尋跡電路原理圖：紅外尋跡電路PCB圖：器件清單：電機驅動模塊：電容：33uF、220uF、104電阻：330二極管：4007*9LED燈7805L298N光檢測模塊：電容：10uF、104電阻：100K*10電位器：104*5LM324*2光敏電阻*5尋跡電路模塊：電容：10uF、104電阻：1K*5、47K*5、330*5電位器：103*5LED燈*5LM324*2TCRT5000*5避障電路模塊：電阻：10K*2三極管：9

9、012小車的實物相片：小車正面圖避障傳感器與電路圖金屬探測傳感器小車俯視圖小車側面圖小車整體圖小車程序：#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit P10=P10;/循跡傳感器最左有測得信號 低電平有效sbit P11=P11;/循跡傳感器次左有測得信號sbit P12=P12;/循跡傳感器中有測得信號sbit P13=P13;/循跡傳感器次右有測得信號sbit P14=P14;/循跡傳感器最右有測得信號sbit P24=P24;/單片機輸出到L298N控制電機左后退sbit P

10、25=P25;/單片機輸出到L298N控制電機左前進sbit P26=P26;/單片機輸出到L298N控制電機右后退sbit P27=P27;/單片機輸出到L298N控制電機右前進sbit P20=P20;/數碼管位選sbit P21=P21;sbit P22=P22;sbit P23=P23;sbit P30=P30;/尋光傳感器最左有測到信號 低電平有效sbit P31=P31;/尋光傳感器次左有測到信號 sbit P32=P32;/尋光傳感器中有測到信號sbit P33=P33;/尋光傳感器次右有測到信號sbit P34=P34;/尋光傳感器最右有測到信號sbit P17=P17;/金屬

11、傳感器sbit P16=P16;/壁障傳感器sbit P15=P15;/LEDsbit P37=P37;/蜂鳴器uchar a11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;uchar b4=0xff,0xff,0xff,0xff,c4;uint tt,shi,fen,miao,m,l,u,nn,temp3=1,kop;uchar i=0,j=0,k,temp,temp1,flag,flag1,flag2=1,shu2=0,flag3=0,flag4=0,flag5=0;ll,pp=50,temp2,shu,flag6=0,f

12、lag7=0;void delayms(uint bb)uchar vv;while(bb-)for(vv=0;vv<125;vv+);void init() TMOD=0x11; TH0=(65536-1000)/256;/1ms TL0=(65536-1000)%256; TH1=(65536-5000)/256;/50ms TL1=(65536-5000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; ET1=1; TR1=1;void zuo()/左走 P23=1; P24=1; P25=1; P26=0;void you()/右走 P23=1; P24=0; P25=1;

13、P26=1;void zhi()/直走 P23=1; P24=0; P25=1; P26=0;void ting()/停止 P23=1; P24=1; P25=1; P26=1;void main() init();P3=0x0ff;P15=1; /LED亮P37=1; /蜂鳴器響 while(1) if(P17=0)&&(flag5=0)delayms(1); if(P17=0)&&(flag5=0)/while(P17=1)&&(flag5=0)shu2=shu2+1;/測到金屬計數加1flag2=1;flag5=1;P15=0; /LED亮

14、P37=0; /蜂鳴器響delayms(100);ting();/zhi();delayms(100);flag5=0;P15=1; /LEDP37=1; /蜂鳴器 if(shu2=4) ting(); P37=0; delayms(600); P37=1; zhi();/if(kop>4)&&(temp3=1) kop=4;flag5=1;/置高flag3=1;temp3=0; if(P17=0)&&(flag3=1) flag5=1;flag4=1;/跳入執(zhí)行 flag2=0;flag3=0;shu2=shu2+1;temp3=0; if(flag4=

15、1) while(pp-)flag2=0;flag3=0;ting();delayms(5);P15=0;P37=0;delayms(5);P15=1;P37=1;delayms(5);zhi();delayms(10);flag4=0; flag2=1;flag=1;flag3=0;flag1=1;flag6=1;/直走 if(P30=1)&&(P31=1)&&(P32=1)&&(P33=1)&&(P34=1)/沒有尋到光事時 if(flag6=1)&&(P16=1)/沒有黑線且沒有障礙物 zhi();/直走 i

16、f(P16=0)&&(flag7=0)you(); delayms(10); flag7=flag7+1; if(flag7>1) flag7=0; if(P16=0)&&(flag7=1) zuo(); delayms(900); zhi(); delayms(1000); you(); delayms(900); zhi(); if(P10=0)|(P11=0)|(P12=0)|(P13=0)|(P14=0) flag=1; if(P30=0)|(P31=0)|(P32=0)|(P33=0)|(P34=0) flag1=1;flag=0; void t

17、ime0() interrupt 1 TH0=(65536-1000)/256;/1ms TL0=(65536-1000)%256; if(flag=1)&&(flag2=1) flag3=0; flag5=0; temp=(P1|0xe0);/停僻高三位 switch(temp) case 0xf7:i=1;zuo();break; case 0xef:i=2;zuo();break;case 0xe7:i=3;zuo();break;case 0xe3:i=4;zuo();break;case 0xf3:i=5;zuo();break;case 0xfe:j=1;you()

18、;break;case 0xfc:j=2;you();break;case 0xf8:j=3;you();break;case 0xf9:j=4;you();break;case 0xfd:j=5;you();break; case 0xfb:k=1;zhi();break;case 0xf1:k=2;zhi();break;case 0xe0:ting();break;/*case 0xff:if(i=1|i=2|i=3|i=4|i=5)i=0;zuo(); if(j=1|j=2|j=3|j=4|j=5)j=0;you(); if(k=1|k=2)k=0;zhi();break;*/defa

19、ult : break; if(flag1=1)&&(flag2=1) flag3=1;temp1=(P3|0xe0);switch(temp1)case 0xf7:m=1;you();break; case 0xef:m=2;you();break;case 0xe7:m=3;you();break;case 0xe3:m=4;you();break;case 0xf3:m=5;you();break;case 0xfe:l=1;zuo();break;case 0xfc:l=2;zuo();break;case 0xf8:l=3;zuo();break;case 0xf9:l=4;zuo();break;case 0xfd:l=5;zuo();break; case 0xfb:u=1;zhi();break;case 0xf1