#智能循跡小車

1、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)電子產(chǎn)品綜合實(shí)訓(xùn)智能循跡小車設(shè)計(jì)與制作過程資料及作業(yè)班級(jí)電子 0903組別第九組學(xué)號(hào) 60 姓名 琚俊杰 長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 211年6月0 / 27智能循跡小車的設(shè)計(jì)與制作工作卡1、智能循跡小車的任務(wù)分析長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)分析工作卡編號(hào) 1所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天共 1 頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)號(hào)型格數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1【功能要求】1、功能指標(biāo)要求能夠根據(jù)軌跡圖所提供的路線進(jìn)行主動(dòng)的循跡 小車能夠在賽道上完成一圈的循跡，及包括前進(jìn)，左拐，右拐，剎車停止。發(fā)揮要求按鍵

2、啟動(dòng)轉(zhuǎn)向提示蜂鳴提示2、任務(wù)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(dǎo)體二極管 在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電勢(shì)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該智能小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行 駛，因?yàn)楹诰€和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路” 黑線。 當(dāng)小車檢測(cè)到黑線時(shí)，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(zhuǎn)換成比較 弱的電信號(hào)；當(dāng)小車未檢測(cè)到黑線時(shí)，光線大部分被反射，反射回的光線被光電二極管接收，轉(zhuǎn) 換成比較強(qiáng)的電信號(hào)。最終，這些電信號(hào)經(jīng)過比較器處理后傳入單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)一步做信 號(hào)處理。0 / 272、智能循跡小車工作計(jì)

3、劃長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃工作卡編號(hào) 2所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天共 1 頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)號(hào)型格數(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(shè)計(jì)工作計(jì)劃/ 27第 組工作任務(wù)完成安排表項(xiàng)目名稱時(shí)量任務(wù)分解時(shí)間安排負(fù)責(zé)人智能循跡小 車10天循跡小車任務(wù)分析與功能設(shè)計(jì)2 天楊名循跡小車硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制作與調(diào)試4 天琚俊杰循跡小車軟件設(shè)計(jì)整機(jī)調(diào)試4 天李慕寧實(shí)行任務(wù)的步驟和措施時(shí)間任務(wù)組員地點(diǎn)6.20循跡小車總?cè)蝿?wù)與要求下發(fā)， 小組進(jìn)行討論與分析。琚俊杰，楊名，李慕寧六機(jī)房6.21制定方案，硬

4、件電路的了解琚俊杰，楊名，李慕寧六機(jī)房6.22硬件電路各部分設(shè)計(jì)琚俊杰，楊名，李慕寧六機(jī)房6.23原理圖的設(shè)計(jì)與驗(yàn)收琚俊杰，楊名，李慕寧六機(jī)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(shí)訓(xùn)車間6.28小車電路板元件的安裝、調(diào)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(jī)房6.30小車整機(jī)調(diào)試琚俊杰，楊名，李慕寧六機(jī)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(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證工作卡編號(hào) 3所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天共 3 頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī) 號(hào) 型

5、格數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1/ 27智能循跡小車 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及論證 原理框圖】【原理說明】采用 AT89S52單片機(jī)， AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具 有 8K 在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)器。 AT89S52 有 5 個(gè)中斷源，和 3 個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。通過這些來實(shí)現(xiàn)小車 的行走，蜂鳴，亮燈，以及轉(zhuǎn)向。但可能會(huì)需要外擴(kuò)大量的 I/O 口才能滿足需要。用一個(gè)探頭來 掃描黑線使其前進(jìn)，反饋的信息來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，及其左右轉(zhuǎn)以及剎車停止。利用一個(gè)脈沖來 記錄時(shí)間。分別作出幾個(gè)小的模塊如：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，轉(zhuǎn)向燈模塊，蜂鳴器模塊，電源模塊，循 跡檢測(cè)模塊，顯示模塊等

6、等?！痉桨刚撟C】1 主控制器模塊方案一：選用 AVR單片機(jī) Atmega128L，Atmega128L 是高性能、低功耗的 AVR ? 8 位微處理 器，64 引腳。采用先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu)，具有 133 條指令，大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。 它具有兩個(gè)獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器和兩個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能 和捕捉功能的 16 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器及具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。片內(nèi)帶有模擬比較 器。具有上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)功能。其片內(nèi)資源豐富，具有： 8 個(gè)外部中斷， 4 個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器， 53 個(gè) I/O 口，可解除 I/O 口資源不 足的困難。

7、其引腳大多數(shù)都有具有第二功能，功能強(qiáng)大。 .方案二：采用 AT89S52單片機(jī)， AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具 有 8K 在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52有 5 個(gè)中斷源，和 3 個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。方案三：采用 FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編輯門列陣）作為系統(tǒng)控制器。 FPGA可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)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(jìn)行仿真和調(diào)試。 FPGA采用并行工作方式，提高

8、了系統(tǒng)的處理速度，常用于大規(guī)模實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)部分的控制和 外接，而 AT89S52而需要外擴(kuò)大量的 I/O 口才能滿足需要，而 FPGA的高速處理能力得不到充分 發(fā)揮且價(jià)格較貴，所以我們選擇方案一。/ 272. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單， 加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的 H 型橋式電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比 可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路因?yàn)楣ぷ髟诠茏拥娘柡徒刂鼓Ｊ较?，效率?常高， H 型橋式電路保證了簡(jiǎn)

9、單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極 強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L293D。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖 擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。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(jī)。3循跡模塊方案一 采用光敏元件。該方案缺點(diǎn)：易受到外界光源的干擾，有時(shí)甚至檢測(cè)不到黑線，主 要是因?yàn)榭梢姽獾姆瓷湫Ч乇淼钠教钩潭?、地表材料的反射情況均對(duì)檢測(cè)效果產(chǎn)生直接影 響?？朔巳秉c(diǎn)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(huì)增加檢測(cè)系統(tǒng)

10、的功耗。方案二 脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器。因?yàn)椴捎脦в薪涣鞣至康恼{(diào)制信號(hào)，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(diào)制 信號(hào)，在平均電流不變的情況下，瞬時(shí)電流很大50 100mA）ST-188 允許的最大輸入電流為50mA），則大大提高了信噪比。此種測(cè)試方案反應(yīng)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(cè)器。方案四 采用 CCD傳感器，此種方法雖然能對(duì)路面信息進(jìn)行準(zhǔn)確完備的反應(yīng)，但它存在信 息處理滿，實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，而且此次比賽不允許用其它處理器，因此若采用CCD傳感器，無疑會(huì)加重單片機(jī)的處理負(fù)擔(dān)，不利于實(shí)現(xiàn)更好的控制

11、策略控制策略才是此次比賽的核心）。根據(jù)以上分析我們采用方案 1，因?yàn)榧t外對(duì)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(dá)到 6V，經(jīng) 7805 穩(wěn)壓后給單片機(jī)、電機(jī)和其他芯 片供電。方案二 采用市場(chǎng)上流行的 6V 蓄電池經(jīng)過 7805，穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)和其他芯 片供電。因?yàn)楦呻姵乇容^簡(jiǎn)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(bào)警，該方案雖能達(dá)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(bào)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(bào)

12、警，該方案避免了方案一所 有缺點(diǎn)。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。/ 274、智能循跡小車硬件電路設(shè)計(jì)長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車硬件電路設(shè)計(jì)工作卡編號(hào) 4所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天共 3 頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)號(hào)型格數(shù)量1華碩筆記本P4AJ12方正電腦1智能循跡小車硬件電路設(shè)計(jì)/ 27主控制模塊設(shè)計(jì)】循跡電路的設(shè)計(jì)】電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)】按鍵和轉(zhuǎn)向指示電路設(shè)計(jì) 】6 / 275、智能循跡小車的 Protel 原理圖繪制長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車原理圖繪制工作卡編號(hào) 5所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天

13、共2頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)號(hào)型格數(shù)量1聯(lián)想筆記本G45012方正電腦1/ 27原理圖元件自制圖形結(jié)果自制元件名稱排阻規(guī)格型號(hào)Res 8自制元件 封裝名稱RS 8請(qǐng)附元件圖）原理圖元件自制圖形結(jié)果自制元件名稱L293D規(guī)格型號(hào)L293D自制元件 封裝名稱DIP-16請(qǐng)附元件圖）智能循跡小車原理圖的繪制結(jié)果請(qǐng)附電路原理圖）/ 27ERC文件】工1、在元件庫內(nèi)找到相應(yīng)的元器件作2、并將沒有找到的元件自己繪制出來內(nèi)3、將各元件布好局，再按要求將元件一一連接起來容4、按照各個(gè)模塊的分布進(jìn)行命名操作步驟1、每一個(gè)元件都要添加封裝。注2、再給各段線接

14、口命名時(shí)一定要對(duì)應(yīng)好。意事項(xiàng)6、智能循跡小車 PCB 圖繪制長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車 PCB圖繪制工作卡編號(hào) 6所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1天共3頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備/ 27序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量聯(lián)想筆記本G450PCB封裝元件自制圖形結(jié)果二極管規(guī)格型號(hào)自制元件 封裝名稱自制元件名稱請(qǐng)附 PCB封裝元件圖）PCB封裝元件自制圖形結(jié)果自制元件名稱開關(guān)規(guī)格型號(hào)自制元件 封裝名稱請(qǐng)附 PCB封裝元件圖）智能循跡小車 PCB圖繪制結(jié)果10 / 27智能循跡小車阻焊圖繪制結(jié)果智能循跡小車絲印圖繪制結(jié)果11 / 27工 作 內(nèi) 容 操 作 步

15、 驟1、在元件庫內(nèi)找到相應(yīng)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(gè)模塊的分布進(jìn)行命名注意 事 項(xiàng)1、注意一一對(duì)應(yīng)。7、智能循跡小車印制電路板的制作長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能循跡小車印制電路板的制作工作卡編號(hào)7所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)2 課時(shí)共 3 頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 090312 / 27所用器材和工具設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格）數(shù)量 序號(hào) 名 稱打孔機(jī)刷光機(jī)1 5 烘烤機(jī)型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量11曝光機(jī)4 電腦1方正 1熱轉(zhuǎn)印照片工作內(nèi)容成品 PCB板照片 照片 頂層）13 / 27成品 PCB板照片 底層）14 / 27操 作

16、步 驟1、裁板2 、打孔3 、刷光4 、線路轉(zhuǎn)移 熱轉(zhuǎn)移）5 、腐蝕6 、印字符注1 、打孔時(shí)要小心鉆頭被弄斷意2 、熱轉(zhuǎn)移和印字符時(shí)小心燙手事3 、腐蝕電路板時(shí)要小心濃氨水項(xiàng)8、智能循跡小車的安裝檢測(cè)長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車的安裝檢測(cè)工作卡編號(hào) 8所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)2 課時(shí)共3頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)/ 檢測(cè)子程序 /char jc_dat 。jc_dat=P0 。jc_dat=jc_dat|0 xc0 。 return jc_dat 。12、智能循跡小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序設(shè)計(jì)長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能循跡小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程

17、序設(shè)計(jì)工作卡編號(hào)12所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1 課時(shí)共2頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備20 / 2721 / 27void move(uchar jc if(jc=0 xf3P2=ADV。RD=1。if(jc=0 xf7|jc=0 xe7|jc=0 xef|jc=0 xcf|jc=0 xdf|jc=0 xc3|jc=0 xc7|jc=0 xe3 MOTOR=RIGHT&0 x7。fRD=0。if(jc=0 xfb|jc=0 xf9|jc=0 xfd|jc=0 xfc|jc=0 xfe|jc=0 xf1|jc=0 xf8|jc=0 xf0 MOTOR=LEFT&0 xb。fR

18、D=0。if(jc=0 xffMOTOR=ST。OPRD=1。13、智能循跡小車主程序設(shè)計(jì)長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能循跡小車主程序設(shè)計(jì)工作卡編號(hào) 13所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)1 課時(shí)共2頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī) 號(hào) 型格數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501主程序流程圖/ 2714、程序調(diào)試長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能循跡小車程序調(diào)試工作卡編號(hào)14所屬項(xiàng)目智能循跡小車計(jì)劃工時(shí)2 課時(shí)共1頁學(xué)員姓名琚俊杰班級(jí)電子 0903/ 27所用器材設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào) 規(guī)格）數(shù)量序號(hào)名稱規(guī)號(hào)型格數(shù)量1聯(lián)想筆記本G4501調(diào)試方法步驟1、在 keil 軟件上編寫好程序無錯(cuò)誤后，生成 .hex 文件，并將它下載到單片機(jī)內(nèi)2 、將按裝好的小車放到跑道上運(yùn)行3 、觀察小車在跑道上的運(yùn)行情況4 、根據(jù)小車的錯(cuò)誤信息再次修改程序、檢查電路主要問