基于單片機(jī)的智能循跡小車---答辯(1.0版)

1、設(shè)計(jì)成員設(shè)計(jì)成員：車京運(yùn)車京運(yùn)002002號(hào)號(hào)董董 蓮蓮010010號(hào)號(hào)付付 蓉蓉012012號(hào)號(hào)胥志強(qiáng)胥志強(qiáng) 047047號(hào)號(hào)系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述1循跡小車硬件設(shè)計(jì)循跡小車硬件設(shè)計(jì)2循跡小車軟件設(shè)計(jì)循跡小車軟件設(shè)計(jì)3總結(jié)總結(jié)4整個(gè)系統(tǒng)括單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、循跡模塊、電源和小車車體。小車實(shí)物圖本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單明了的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單明了的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電通過(guò)高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)然后由然后由STC89C52單片機(jī)單片機(jī)通過(guò)通過(guò)IOIO口控制口控制L298N驅(qū)

2、驅(qū)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)最后實(shí)現(xiàn)小車循跡最后實(shí)現(xiàn)小車循跡4L298N驅(qū)動(dòng)芯片和直流電機(jī)接線原驅(qū)動(dòng)芯片和直流電機(jī)接線原理圖理圖 L298N 是一個(gè)內(nèi)部有兩是一個(gè)內(nèi)部有兩個(gè)個(gè)H橋的驅(qū)動(dòng)芯片，橋的驅(qū)動(dòng)芯片，這樣電這樣電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)只需要用三個(gè)信號(hào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。使能信號(hào)。實(shí)物圖注意：注意：L298N 芯片的工作電壓需要兩路：芯片的工作電壓需要兩路：第一路：第一路：輸出供給電機(jī)回路的工作電源輸出供給電機(jī)回路的工作電源第二路：第二路：輸入邏輯控制回路電源輸入邏輯控制回路電源 5V（ 電源出電源出/入）

3、入） L298N接入直流電機(jī)的端口接法接入直流電機(jī)的端口接法循跡原理：利用紅外線對(duì)于不同顏色具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過(guò)程中傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫反射，紅外對(duì)管接收管接收反射光；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則紅外管接收不到信號(hào).紅外對(duì)管采集回來(lái)的信號(hào)通過(guò)3路循跡傳感器模塊里面的LM339比較器后輸出高或低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。當(dāng)模塊檢測(cè)到前方障礙物信號(hào)時(shí) 電路板上紅色指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)OUT 端口持續(xù)輸出低電平信號(hào),該模塊檢測(cè)距離260cm， 檢測(cè)角度35 LM339比較器紅外探頭電路 IN1-IN1-為定位器調(diào)節(jié)的電壓輸入端（為定位器調(diào)

4、節(jié)的電壓輸入端（V V固定固定） IN1+IN1+為探頭輸出的電壓（探頭為探頭輸出的電壓（探頭outout與與GNDGND間電壓間電壓)Vout)Vout 檢測(cè)到白色時(shí)檢測(cè)到白色時(shí) R1 R1減減 小小 VoutV VoutV VoutV固定固定 輸出輸出 高電平高電平 LED LED滅滅V固定Vout三路紅外探頭檢測(cè)狀態(tài)及其小車控制方法三路紅外探頭檢測(cè)狀態(tài)及其小車控制方法所謂的差速，是指左右兩車輪的速度差，假如左邊車輪比右邊的快，則小車會(huì)偏向右。同時(shí)，左邊的車輪轉(zhuǎn)速比右的慢，那么小車會(huì)向左邊轉(zhuǎn)動(dòng)。目前主要有以下兩種方式。（1）小車向左轉(zhuǎn)，可是是左輪停止，左輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)，這種方式

5、實(shí)現(xiàn)小角度的轉(zhuǎn)彎，在角度不大時(shí)可采用此種方式。（2）小車向左轉(zhuǎn)，可以是左輪反轉(zhuǎn)，右輪正轉(zhuǎn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)大角度的左轉(zhuǎn)，甚至可以進(jìn)行原地打轉(zhuǎn)。同理可推出小車如何向右轉(zhuǎn)向。14本設(shè)計(jì)采用本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來(lái)編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)語(yǔ)言來(lái)編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，軟件的設(shè)計(jì)好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，軟件的設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、程序變得更加直觀

6、易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。 Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可用于編輯單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編或匯編源文件。然后分別由源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件與庫(kù)文件一起經(jīng)）。目標(biāo)文件與庫(kù)文件一起經(jīng)LIB51連接連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（.ABS）。）。ABS文件由文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件文件。在軟件調(diào)試中，使用功能強(qiáng)大且的在軟件調(diào)試中，使用功能強(qiáng)大且的WAVE 6000軟件進(jìn)軟件進(jìn)行軟件編譯與調(diào)試行

7、軟件編譯與調(diào)試,使用使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機(jī)對(duì)程序進(jìn)行燒錄。及其配套的單片機(jī)對(duì)程序進(jìn)行燒錄。void pwm_out_left(void)void pwm_out_left(void)/左電機(jī)調(diào)速左電機(jī)調(diào)速, ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)push_val_leftpush_val_left的值改的值改變電機(jī)轉(zhuǎn)速變電機(jī)轉(zhuǎn)速, ,占空比占空比 if(Left_stop)if(Left_stop) if(pwm_val_left=push_val_left) if(pwm_val_left=40)if(pwm_val_left=40)pwm_val_left=0;p

8、wm_val_left=0; else else Left_pwm=0;Left_pwm=0; void pwm_out_right(void) void pwm_out_right(void) /右電機(jī)調(diào)速右電機(jī)調(diào)速 if(Right_stop)if(Right_stop) if(pwm_val_right=push_val_right) if(pwm_val_right=40)if(pwm_val_right=40)pwm_val_right=0;pwm_val_right=0; else else Right_pwm=0;Right_pwm=0; 本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)

9、。以實(shí)驗(yàn)組裝小車為基本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。以實(shí)驗(yàn)組裝小車為基礎(chǔ)，使用了礎(chǔ)，使用了3個(gè)光電傳感器來(lái)探測(cè)周圍環(huán)境，同時(shí)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信個(gè)光電傳感器來(lái)探測(cè)周圍環(huán)境，同時(shí)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合。取得了以下成果：息進(jìn)行融合。取得了以下成果： 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)多多次的測(cè)試證明，循跡傳感器呈次的測(cè)試證明，循跡傳感器呈M型布局時(shí)型布局時(shí)更更適合檢適合檢測(cè)多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)測(cè)多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對(duì)采集的信號(hào)有更好的前瞻性。整個(gè)布

10、局有端的傳感器則對(duì)采集的信號(hào)有更好的前瞻性。整個(gè)布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對(duì)一字型布局，利于在彎道處提高小車速度。但相對(duì)一字型布局，M型布型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)震蕩，影響小車行局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。駛的穩(wěn)定性。小車保留了擴(kuò)展功能。循跡小車在完成設(shè)計(jì)預(yù)想的前提小車保留了擴(kuò)展功能。循跡小車在完成設(shè)計(jì)預(yù)想的前提下，考慮下，考慮到到車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，降低了制作成本，車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，降低了制作成本，使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。1小車可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無(wú)外部環(huán)境影響或改變時(shí)，小車可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無(wú)外部環(huán)境影響或改變時(shí)，小車將一直在軌道上循跡。小車將一直在軌道上循跡。智能循跡小車屬于應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，涉及了多種學(xué)科，由于本課題的試智能循跡小車屬于應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，涉及了多種學(xué)科，由于本