自動循跡小車課件

基于單片機的智能尋跡小車的設計基于單片機的智能尋跡小車的設計讓我們先看看一段錄像吧讓我們先看看一段錄像吧小車沿線自動行駛小車沿線自動行駛我們從五個方面開始介紹我們從五個方面開始介紹1.智能尋跡小車的研究意義2.系統(tǒng)模塊組成結構3.系統(tǒng)硬件設計4.系統(tǒng)軟件設計5實驗測試1.智能尋跡小車的研究意義1.智能尋跡小車的研究意義

1.智能尋跡小車的研究意義

大家在新聞中都看到過登月小車或者聽說過無人駕駛車吧大家在新聞中都看到過登月小車在那些人類很難適應、或無法進入的工作環(huán)境中，我們可以看到它們的身影。在那些人類很難適應、或無法進入的工作環(huán)境中，我們可以智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個領域的關鍵設備智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)世界上許多國家都在積極進行智能車的研究和開發(fā)設計。世界上許多國家都在積極進行智能車的研究和開發(fā)設計。整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅外采集模塊和小車車體組成。2系統(tǒng)結構示意圖整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅

將單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、鍵盤、液晶顯示模塊固定在小車上部，紅外發(fā)射接收對管安裝在小車前部的底部，離地面約1厘米。將單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、鍵盤、液晶采用左右兩輪分別驅(qū)動，萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機進行驅(qū)動，車體前部裝一個萬向輪。采用左右兩輪分別驅(qū)動，萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。大家想一下，小車的控制方式吧小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？大家想一下，小車的控制方式吧小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？當兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。當兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當小車前進時，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點結構。這種結構使得小車在前進時比較平穩(wěn)。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當小車前進2.1系統(tǒng)實物圖

圖1系統(tǒng)安裝圖照片2.1系統(tǒng)實物圖圖1系統(tǒng)安裝圖照片圖2數(shù)據(jù)采集部分安裝圖圖2數(shù)據(jù)采集部分安裝圖白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm圖3系統(tǒng)測試場地白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道圖3系統(tǒng)測試場地當然，我們還可以選擇其它的車體和賽道當然，我們還可以選擇2.1系統(tǒng)實物圖2

圖1系統(tǒng)安裝圖照片2.1系統(tǒng)實物圖2圖1系統(tǒng)安裝圖照片光電傳感器電路模塊光電傳感器電路模塊跑車跑道跑車跑道2.3系統(tǒng)工作原理黑色和白色路面對光的反射程度不同，白色反射程度強，而黑色反射程度弱。2.3系統(tǒng)工作原理黑色和白色路面對光的反射程度不同，仔細想想循跡小車的工作原理吧恍然大悟了嗎？仔細想想循跡小車的工作原理吧利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡將軌跡信息送到單片機單片機采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和行走速度，然后去控制行走部分最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運行。利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡3、系統(tǒng)硬件設計

1.單片機系統(tǒng)電路2.尋跡電路3.小車驅(qū)動4.鍵盤電路5.液晶顯示3、系統(tǒng)硬件設計1.單片機系統(tǒng)電路

3.1單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路

3.1單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路電源電路電源電路L298電機控制驅(qū)動：L298電機控制驅(qū)動：小車光電采樣電路小車光電采樣電路

3.2尋跡電路原理

a.采樣電路原理框圖

3.2尋跡電路原理

a.采樣電路原理框圖提示紅外發(fā)射管紅外接收管提示紅外發(fā)射管紅外接收管8931214U1CLM33910KR21560R1310KR141KR154.7KR17VCCVCCR18200輸出端紅外發(fā)射管紅外接收管無遮擋物/白色接收管導通AA點為高電平輸出端為低電平有遮擋物/黑色接收管截止A點為低電平輸出端為高電平問題1、為什么要加比較器？問題2、為什么里用滑動變阻器？8931214U1CLM33910KR21560R1310K現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設計方法吧？流水線運行方向現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設計方法吧？流水線運行方向

3.3小車驅(qū)動針對不同的電機采取不同的驅(qū)動方法我們這里講兩種1.減速電機2.伺服電機

3.3小車驅(qū)動針對不同的電機采取不同的驅(qū)動方法1.減速電機控制方法采用PWM（PulseWidthModulation脈沖寬度調(diào)制）驅(qū)動方法占空比越大，電機的速度越快電機驅(qū)動芯片可以采用L298N，18200MC33886等1.減速電機控制方法采用PWM（PulseWidthMo1.當高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止；2.當高電平大于1.5ms時，車輪會逆時針旋轉(zhuǎn)3.當高電平小于1.5ms時，車輪會順時針旋轉(zhuǎn)2.舵機/伺服電機控制方法

1.當高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止；2.舵機/利用伺服電機控制，小車需要零校準步驟：（1）由單片機定時器程序在P1.4、P1.5引腳產(chǎn)生1.5ms高電平20ms低電平的脈沖信號（2）用螺絲刀調(diào)節(jié)伺服電機內(nèi)馬達上的電位器，使伺服電機保持靜止，即完成相應調(diào)零過程。利用伺服電機控制，小車需要零校準4軟件設計4.1軟件流程圖4軟件設計4.1軟件流程圖4.2尋跡流程圖P2.７圖10采集電路圖P2.６P2.５P2.４P2.３4.2尋跡流程圖P2.７圖10采集電路圖P2.６P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01110軌跡居中前進11100小車偏右左轉(zhuǎn)110001000000111小車偏左右轉(zhuǎn)000110000100000沒在軌跡上后退P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01問題：如何實現(xiàn)更精準的控制提示：位置不同，轉(zhuǎn)彎速度應該不同問題：如何實現(xiàn)更精準的控制提示：位置不同，轉(zhuǎn)彎速度應該不同P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01110軌跡居中前進11100小車小偏右小左11000小車中偏右中左10000小車大偏右大左00111小車小偏左小右00011小車中偏左中右00001小車大偏左大右00000沒在軌跡上后退表1小車控制表格P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01小車控制采用模糊控制算法

小車控制采用模糊控制算法

問題：若賽道寬度不定，如何實現(xiàn)控制問題：若賽道寬度不定，如何實現(xiàn)控制P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01110軌跡居中前進001001111100111小車小偏左小右0011000010小車中偏左中右0001100001小車大偏左大右11100小車小偏右小左0110011000小車中偏右中左0100010000小車大偏右大左00000沒在軌跡上后退P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法015實驗測試

將小車系統(tǒng)放在預定白色地板上，白色地板上有5cm寬黑色軌跡，兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm，根據(jù)小車下方的5個光電發(fā)射接收對管關于黑線和白色地板反應不同，觀察小車是否可以自己完成尋跡。如果沒有賽道的話，如何進行測試？5實驗測試將小車系統(tǒng)放在預定白色地板上，白色地板上有51）若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后退以尋找黑色軌跡。2）液晶顯示器將顯示車輪所在位置的數(shù)據(jù)。觀察小車運動，證明小車可以在軌道上完成行駛，不會偏離軌道。以上現(xiàn)象，證明調(diào)試成功。1）若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左基于單片機的智能尋跡小車的設計基于單片機的智能尋跡小車的設計讓我們先看看一段錄像吧讓我們先看看一段錄像吧小車沿線自動行駛小車沿線自動行駛我們從五個方面開始介紹我們從五個方面開始介紹1.智能尋跡小車的研究意義2.系統(tǒng)模塊組成結構3.系統(tǒng)硬件設計4.系統(tǒng)軟件設計5實驗測試1.智能尋跡小車的研究意義1.智能尋跡小車的研究意義

1.智能尋跡小車的研究意義

大家在新聞中都看到過登月小車或者聽說過無人駕駛車吧大家在新聞中都看到過登月小車在那些人類很難適應、或無法進入的工作環(huán)境中，我們可以看到它們的身影。在那些人類很難適應、或無法進入的工作環(huán)境中，我們可以智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個領域的關鍵設備智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)世界上許多國家都在積極進行智能車的研究和開發(fā)設計。世界上許多國家都在積極進行智能車的研究和開發(fā)設計。整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅外采集模塊和小車車體組成。2系統(tǒng)結構示意圖整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅

將單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、鍵盤、液晶顯示模塊固定在小車上部，紅外發(fā)射接收對管安裝在小車前部的底部，離地面約1厘米。將單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、鍵盤、液晶采用左右兩輪分別驅(qū)動，萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機進行驅(qū)動，車體前部裝一個萬向輪。采用左右兩輪分別驅(qū)動，萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。大家想一下，小車的控制方式吧小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？大家想一下，小車的控制方式吧小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？當兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。當兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當小車前進時，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點結構。這種結構使得小車在前進時比較平穩(wěn)。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當小車前進2.1系統(tǒng)實物圖

圖1系統(tǒng)安裝圖照片2.1系統(tǒng)實物圖圖1系統(tǒng)安裝圖照片圖2數(shù)據(jù)采集部分安裝圖圖2數(shù)據(jù)采集部分安裝圖白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm圖3系統(tǒng)測試場地白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道圖3系統(tǒng)測試場地當然，我們還可以選擇其它的車體和賽道當然，我們還可以選擇2.1系統(tǒng)實物圖2

圖1系統(tǒng)安裝圖照片2.1系統(tǒng)實物圖2圖1系統(tǒng)安裝圖照片光電傳感器電路模塊光電傳感器電路模塊跑車跑道跑車跑道2.3系統(tǒng)工作原理黑色和白色路面對光的反射程度不同，白色反射程度強，而黑色反射程度弱。2.3系統(tǒng)工作原理黑色和白色路面對光的反射程度不同，仔細想想循跡小車的工作原理吧恍然大悟了嗎？仔細想想循跡小車的工作原理吧利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡將軌跡信息送到單片機單片機采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和行走速度，然后去控制行走部分最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運行。利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡3、系統(tǒng)硬件設計

1.單片機系統(tǒng)電路2.尋跡電路3.小車驅(qū)動4.鍵盤電路5.液晶顯示3、系統(tǒng)硬件設計1.單片機系統(tǒng)電路

3.1單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路

3.1單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路電源電路電源電路L298電機控制驅(qū)動：L298電機控制驅(qū)動：小車光電采樣電路小車光電采樣電路

3.2尋跡電路原理

a.采樣電路原理框圖

3.2尋跡電路原理

a.采樣電路原理框圖提示紅外發(fā)射管紅外接收管提示紅外發(fā)射管紅外接收管8931214U1CLM33910KR21560R1310KR141KR154.7KR17VCCVCCR18200輸出端紅外發(fā)射管紅外接收管無遮擋物/白色接收管導通AA點為高電平輸出端為低電平有遮擋物/黑色接收管截止A點為低電平輸出端為高電平問題1、為什么要加比較器？問題2、為什么里用滑動變阻器？8931214U1CLM33910KR21560R1310K現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設計方法吧？流水線運行方向現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設計方法吧？流水線運行方向

3.3小車驅(qū)動針對不同的電機采取不同的驅(qū)動方法我們這里講兩種1.減速電機2.伺服電機

3.3小車驅(qū)動針對不同的電機采取不同的驅(qū)動方法1.減速電機控制方法采用PWM（PulseWidthModulation脈沖寬度調(diào)制）驅(qū)動方法占空比越大，電機的速度越快電機驅(qū)動芯片可以采用L298N，18200MC33886等1.減速電機控制方法采用PWM（PulseWidthMo1.當高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止；2.當高電平大于1.5ms時，車輪會逆時針旋轉(zhuǎn)3.當高電平小于1.5ms時，車輪會順時針旋轉(zhuǎn)2.舵機/伺服電機控制方法

1.當高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止；2.舵機/利用伺服電機控制，小車需要零校準步驟：（1）由單片機定時器程序在P1.4、P1.5引腳產(chǎn)生1.5ms高電平20ms低電平的脈沖信號（2）用螺絲刀調(diào)節(jié)伺服電機內(nèi)馬達上的電位器，使伺服電機保持靜止，即完成相應調(diào)零過程。利用伺服電機控制，小車需要零校準4軟件設計4.1軟件流程圖4軟件設計4.1軟件流程圖4.2尋跡流程圖P2.７圖10采集電路圖P2.６P2.５P2.４P2.３4.2尋跡流程圖P2.７圖10采集電路圖P2.６P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01110軌跡居中前進11100小車偏右左轉(zhuǎn)110001000000111小車偏左右轉(zhuǎn)000110000100000沒在軌跡上后退P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01問題：如何實現(xiàn)更精準的控制提示：位置不同，轉(zhuǎn)彎速度應該不同問題：如何實現(xiàn)更精準的控制提示：位置不同，轉(zhuǎn)彎速度應該不同P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)控制方法01110軌跡居中前進11100小車小偏右小左11000小車中偏右中左10000小車大偏右大左00111