(完整word版)智能循跡避障小車報(bào)告(word文檔良心出品)

1、:采用成品的小車地盤，通過(guò)改裝來(lái)完成任務(wù)；:采用:采用:采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器；7V電源經(jīng)7805穩(wěn)壓芯片降壓后為其他芯片及器件供電。TCRT5000型紅外傳感器進(jìn)行循跡；:L298N作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片；:通過(guò)對(duì)L298N使能端輸入PWM來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向; 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖如下所示：摘要：本智能識(shí)別小車以 STC89C52單片機(jī)為控制芯片，以直流電機(jī)，光電傳感器，超聲波傳感器，電源電路以及其他電路構(gòu)成。系統(tǒng)由STC89C52通過(guò)10 口，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)黑線，利用單片機(jī)輸出 PWM脈沖控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，循跡由TCRT5000型光電對(duì)管完成。、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、小車循跡，

2、避障原理這里的循進(jìn)是指小車在白色地板上尋黑線行走，通常采取的方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外a在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光， 當(dāng)紅外光遇到白色地板時(shí)， 發(fā)生漫反射反射光被裝在小車上的按 收管按收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光，單片機(jī)就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限一殷最大不應(yīng)超過(guò) 3cm。而避障則是通過(guò)超聲波模塊不斷向前方發(fā)射超聲波信號(hào)，通過(guò)接收反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)的避障。當(dāng)前方有障礙物時(shí)，超聲波會(huì)向單片機(jī)串口發(fā)送一串?dāng)?shù)字，這些數(shù)字就是當(dāng)

3、前小車距離障礙物得距離。當(dāng)串口接收到信號(hào)時(shí)， 會(huì)引發(fā)串口中斷，單片機(jī)通過(guò)讀取距離值，并且對(duì)此數(shù)值進(jìn)行分析是不是距離小車很近，是的話就進(jìn)行轉(zhuǎn)向；否則繼續(xù)循跡。 當(dāng)小車遇到第一個(gè)障礙后， 就計(jì)數(shù)一次，這樣當(dāng)遇到第二個(gè)障礙物時(shí)， 小車就可以以不同的 形式躲避障礙物了。2、選用方案（1）（2）（3）（4）（5）（6）穩(wěn)壓電源模塊超聲波模塊主控制芯片STC89C524FJL電壓比較器j紅外傳感器L298N*3、二、硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)與分析1、微控制模塊設(shè)計(jì)與分析微控制器模塊我們采用 STC89C52。該芯片采用雙列直插是封裝，便于焊接，性能比較 穩(wěn)定，而且在市場(chǎng)上也是比較廉價(jià)的單片機(jī)。當(dāng)按下啟動(dòng)健時(shí)

4、整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始工作。其很據(jù)光電傳感器把反饋回來(lái)的深測(cè)信號(hào)，單片機(jī)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的程序，使小車前行和拐彎，根據(jù)紅外傳感器所傳送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，總結(jié)出黑線相對(duì)于車身的變化規(guī)律，判斷出模型車所處的運(yùn)行狀態(tài)，能夠判斷出模型車是在直道還是彎道； 并且很據(jù)道路的形狀行駛，并向驅(qū)動(dòng)芯片L298N愉出一定占空比的 PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。當(dāng)小車檢測(cè)到前方有障礙物，且距離達(dá)到二十厘米范圍內(nèi)時(shí)，小車按程序進(jìn)行避障。2,穩(wěn)壓電路的議計(jì)與分析傳感器系統(tǒng)用7v電池供電，將7v電壓降壓、檢壓后分別分給單片機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)芯片, 以及其他芯片供電。3、光電傳感及電壓比較模塊設(shè)計(jì)與分析LM339集成塊采用C-14型封裝LM339類似于增益

5、不可調(diào)的運(yùn)異放大器每個(gè)比較器有 兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相愉入端，用“+”來(lái)表示，另一個(gè)稱為反響輸入端，用“一”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考 電壓，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓當(dāng)，當(dāng)“+ ”端電壓高于“-”端時(shí).輸出高電壓，相當(dāng)于輸出低電壓。在小根據(jù)其原理，我們利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的發(fā)射性質(zhì)的特點(diǎn)， 車行駛過(guò)程中，不斷的向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到黑色的軌道時(shí)，反射光比較弱，被 裝在小車上的接收管收到，產(chǎn)生比較弱的光電流，當(dāng)紅外光遇到白色底板時(shí)，反射光比較強(qiáng), 產(chǎn)生比較大的光電流；該不同電流輸入到比較器的“+ ”，經(jīng)過(guò)比較

6、處理，變?yōu)楦叩碗娖揭卉壍佬盘?hào)，傳輸給單片機(jī)，結(jié)合分析查詢，通過(guò)控制小車循跡。4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及電機(jī)設(shè)計(jì)與分析小車兩側(cè)輪各由一個(gè)直流電機(jī)控制，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N驅(qū)動(dòng)，小車電機(jī)為直流電機(jī)，帶有齒輪組；驅(qū)動(dòng)電路采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。 L298N為塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)用來(lái)接收DTL或者TTL邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載 （比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) ），和開(kāi)關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。其額定工作電流為1A，最大可達(dá)1.5A。Voss電壓最小4.5V，最大可達(dá)36V ； Vs電壓最大值也是 36V ;經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，Vs電壓應(yīng)該比Voss電壓高，否則有時(shí)會(huì)出

7、現(xiàn)失控現(xiàn)象；所以，使用L298N芯片充分發(fā)揮了它的功能。能溫定地驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，且L298N可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)單片機(jī)的1/0輸人改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。電動(dòng)機(jī)采用 PWM（脈寬調(diào)制）電路控制，他與傳統(tǒng)的控制電路的不同之處在于比較放大 電路后接PWM電路和開(kāi)關(guān)晶缽管 VT，PWM電路是周期性恒定，他根據(jù)輸入直流信號(hào)電 平的大小，改變脈寬占空比，即脈寬高低電平寬度之比的電路。當(dāng)占空比改變時(shí)，晶缽管 VT通、斷時(shí)間改變。則供給電動(dòng)機(jī)的平均電流也跟右改變。也就是說(shuō)，要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速只需改變開(kāi)關(guān)的占空比，信號(hào)的占空比形成了閉環(huán)控制。能夠比較精確地保證在各種

8、道路形伏下所需要的模型車車速。PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)郁是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓 信號(hào)保待為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壌?或有邏輯0改變?yōu)檫壿?時(shí)。也才能對(duì)數(shù)字拍號(hào)產(chǎn)生影響，對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是pWM對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。EN A (B)IiNl I- INI3 IN2 nN4)hl 1N2 IN4?I-I INI tTN3)快謹(jǐn)序止停止并將代表此位置關(guān)系的數(shù)字 根據(jù)黑線的位置偏移的距離大 轉(zhuǎn)速，停止。跟蹤前方的黑同時(shí)，紅外傳感器又對(duì)黑線位置進(jìn)行檢測(cè)輸小車行駛時(shí)，由紅外傳感器檢測(cè)出黑線相對(duì)于車身的位置， 信號(hào)傳輸給單片機(jī)，

9、單片機(jī)接收到信號(hào)之后做出相應(yīng)的判斷， 小，輸出具有特定占空比的 PwM信號(hào)，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向， 線，以消除車輛中心線和黑線之間的偏移距離。送給單片機(jī)。如此反復(fù)便實(shí)現(xiàn)了小車跟蹤黑線進(jìn)行行駛的目的。同時(shí)，經(jīng)傳感器的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)判斷，向驅(qū)動(dòng)芯片L298N輸出一定占空比的 PwM信號(hào)羽動(dòng)直流電機(jī)。M丄G -I -rp-IfLMotatrSltpSFuftLFanQIsOUTJ OTT2 OUTS OUTfli2L314LSSKPI - P?- JHQEW本次設(shè)計(jì)僅用4對(duì)光電傳感器就能完成設(shè)計(jì)要求，中間兩對(duì)傳感器-保證小車運(yùn)行的直線性。 兩側(cè)的傳感器用來(lái)檢溯小5、傳感器的安裝 考慮到設(shè)計(jì)要求， 直檢測(cè)

10、黑線，用來(lái)校正小車的尋跡路線， 車過(guò)線。當(dāng)四個(gè)傳感器中只有中間某個(gè)脫離了黑線或者只有最外側(cè)某個(gè)檢測(cè)到黑線時(shí)，小車向?qū)?yīng)方向做小的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)某測(cè)的兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到黑線， 切另外一側(cè)的兩個(gè)脫離黑線時(shí)， 小 車向?qū)?yīng)方向做大的偏轉(zhuǎn)，保證小車不脫硫軌道。三、軟件實(shí)現(xiàn)主程序設(shè)計(jì)在小車系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)中主程序的任務(wù)是，完成單片機(jī)設(shè)備的初始化設(shè)計(jì)，包括幻I/O 口的設(shè)置，脈沖寬度調(diào)制初始化設(shè)置， 輸入捕捉通道初始化設(shè)置， 各變量和常量初始化； 然后單片機(jī)進(jìn)入查詢狀態(tài)， 查詢狀態(tài)包括轉(zhuǎn)向紅外傳感器輸入端口查詢，一旦傳感器的狀態(tài)發(fā)生變化，立即調(diào)用控制子程序改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向及車速。小車始終在黑線上行走井完成所以任務(wù)。對(duì)標(biāo)志位進(jìn)行查詢， 該標(biāo)志通過(guò)串口中斷程序控制的，每次對(duì)障礙物與小車的距離進(jìn)行查詢比較，達(dá)到一定距離時(shí)，小車進(jìn)行避障，并且計(jì)數(shù)，方便第二次遇到障礙是以另一種方式避障。啟動(dòng)初始化是J獲取信號(hào)信息是否有障犒否傳感器檢測(cè)是否是第一次否左轉(zhuǎn)躲避障礙計(jì)數(shù)+1右轉(zhuǎn)躲避障礙左彎道左轉(zhuǎn)右彎道右轉(zhuǎn)四:結(jié)論我們不斷地對(duì)系統(tǒng)迸行優(yōu)通過(guò)各種方案的討論及研究，和多