循跡避障小車設(shè)計(jì)報(bào)告

,.項(xiàng)目名稱： 智能小車系別： 信息工程系專業(yè)：11電氣工程及其自動(dòng)化姓名：劉亮、崔占闖、韓康指導(dǎo)老師：王蕾,.目錄摘要：.........................................................................................感謝閱讀......3關(guān)鍵詞：.........................................................................................精品文檔放心下載....3緒論：.........................................................................................精品文檔放心下載........3一、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41.1、任務(wù)及要求 41.2車體方案認(rèn)證與選,.擇 4二、硬件設(shè)計(jì)及說明 52.1循跡+避障模塊 52.2主控模塊 62.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 62.4機(jī)械模塊 72.5電源模塊 7三、自動(dòng)循跡避障小車總體設(shè)計(jì)………………..7精品文檔放心下載四、軟件設(shè)計(jì)及說明 84.1系統(tǒng)軟件流程圖 94.2系統(tǒng)程序 9五、系統(tǒng)測(cè)試過程 12六、總,.結(jié).......................................................................................精品文檔放心下載13七、附錄：系統(tǒng)元器件 13摘要本設(shè)計(jì)主要有三個(gè)模塊包括信號(hào)檢測(cè)模塊、主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)檢測(cè)模塊采用紅外光對(duì)管，用以對(duì)有無(wú)障礙與黑線進(jìn)行檢測(cè)。主控電路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52單片機(jī)為控制芯片。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用意法半導(dǎo)體的L298N專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，單片控制與傳統(tǒng)分立元件電路相比，使整個(gè)系統(tǒng)有很好的穩(wěn)定性。信號(hào)檢測(cè)模塊將采集到的路況信號(hào)傳入STC89C52單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理過后對(duì)L298N發(fā)出指令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過有無(wú)光線接收來(lái)控制電動(dòng)小車的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。謝謝閱讀關(guān)鍵詞：智能循跡避障小車，STC89C52單片機(jī)，L298N驅(qū)動(dòng)芯片，精品文檔放心下載信號(hào)檢測(cè)模塊，循跡避障緒論（一）智能小車的作用和意義自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、謝謝閱讀國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們精品文檔放心下載在不斷探討、改造、認(rèn)識(shí)自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。感謝閱讀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感系統(tǒng)，對(duì)于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)感謝閱讀,.發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)謝謝閱讀化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動(dòng)聚感謝閱讀焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要謝謝閱讀粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是覺傳感器種類越來(lái)越多，其中視覺傳感器成為自謝謝閱讀動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航一種實(shí)用有效的方法。謝謝閱讀機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引循跡功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線精品文檔放心下載相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)精品文檔放心下載現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線，判斷并自動(dòng)避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙精品文檔放心下載并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、謝謝閱讀cpu、執(zhí)行部分。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自感謝閱讀動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。基于上述要求，傳感檢測(cè)部精品文檔放心下載分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD感謝閱讀傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外光電傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)謝謝閱讀來(lái)充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占精品文檔放心下載用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由謝謝閱讀軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余感謝閱讀地較大。考慮到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件精品文檔放心下載編程實(shí)現(xiàn)。（二）智能小車的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避精品文檔放心下載障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車又在向聲控系精品文檔放心下載,.統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我們此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這感謝閱讀兩個(gè)功能。一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)本組智能小車的硬件主要有以STC89C52單片機(jī)作為核心的主控器部分、謝謝閱讀自動(dòng)循跡+避障部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和其他部分由一個(gè)電源通過精品文檔放心下載串聯(lián)供電。小車硬件系統(tǒng)示意圖如下：STC89C52自動(dòng)循跡+避 單片機(jī) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊障模塊電源5V供電途徑 功能控制1.1、任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于直流電機(jī)的自動(dòng)循跡避障小車，使小車能夠自動(dòng)檢測(cè)地面黑色軌跡和道路精品文檔放心下載兩側(cè)的擋板（沒有黑線時(shí)），并沿著黑色軌跡和擋板行駛。謝謝閱讀檢測(cè)（黑線） 軟件控制 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 控制小車,.1.2、車體方案認(rèn)證與選擇方案一：自己動(dòng)手制作電動(dòng)車，一方面材料缺少，另一方面制作過程要花費(fèi)大量的時(shí)間，感謝閱讀而且同學(xué)中手藝也不好，制作出來(lái)的小車還可能機(jī)械性能不好?？紤]到時(shí)間與性能這兩方面，精品文檔放心下載我們放棄了這一方案方案二：購(gòu)買小車全套零件，購(gòu)買的小車全套零件具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其謝謝閱讀驅(qū)動(dòng)電路。易改裝，好控制。機(jī)械性能有保障。小車圖片如下：綜合考慮，最終選擇方案二二、硬件設(shè)計(jì)及說明2.1循跡+避障模塊,.我們選擇四路紅外探測(cè)尋跡光電傳感器此模塊是為智能小車、機(jī)器人等自動(dòng)化機(jī)械裝置提供一種多用途的紅外線探測(cè)系統(tǒng)的解決方謝謝閱讀案。使用紅外線發(fā)射和接收管等分立元器件組成探頭，并使用LM339電壓比較器（加入了謝謝閱讀遲滯電路更加穩(wěn)定）做為核心器件構(gòu)成中控電路。此系統(tǒng)具有的多種探測(cè)功能能極大的滿足精品文檔放心下載各種自動(dòng)化、智能化的小型系統(tǒng)的應(yīng)用。此模塊的特點(diǎn)：易于安裝，使用簡(jiǎn)便；路分別獨(dú)立工作，工作時(shí)不受數(shù)量限制；中控板與探頭分開，安裝位置不受限制；模塊高度≤10毫米；精品文檔放心下載安全工作電壓范圍在3伏特至6伏特之間；路全開工作電流30毫安至55毫安之間。2.2主控模塊我們采用宏晶公司的STC89C52單片機(jī)作為主控制器。STC89C52是一個(gè)高速，低功耗，謝謝閱讀超強(qiáng)抗干擾的8位單片機(jī)，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦寫100,000次Flash只讀存儲(chǔ)器，感謝閱讀具有4K的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)I/O口，2個(gè)8位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，且精品文檔放心下載,.可在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。謝謝閱讀時(shí)鐘電路和復(fù)位電路（與單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)）1）采用外部時(shí)鐘，晶振頻率為12MHZ2）采用按鍵復(fù)位2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)電機(jī)采用直流減速電機(jī)，直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。感謝閱讀由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。謝謝閱讀可選用減速比為1：74的直流電機(jī)，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min。若車輪直徑為感謝閱讀6cm，則小車的最大速度可以達(dá)到V=2πr·v=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s感謝閱讀能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求。驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，其響應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。以下為L(zhǎng)298N的引腳圖和輸入輸出關(guān)系表。謝謝閱讀圖L298N外部引腳 表1L298N輸入輸出關(guān)系精品文檔放心下載驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖2所示：,.圖2L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路L298N的5、7、10、12四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制。謝謝閱讀2.4電源模塊采用4節(jié)普通1.5V干電池單電源供電，采用串聯(lián)方式同時(shí)給單片機(jī)與電機(jī)供電。感謝閱讀三、自動(dòng)循跡避障小車總體設(shè)計(jì)3．1總體電路圖,.,.四、軟件設(shè)計(jì)及說明4.1系統(tǒng)軟件流程圖開始前進(jìn)否 否掃描I/O口，是否檢測(cè)到黑線

掃描I/O口，是否檢測(cè)到障礙右/左/是左行右行是進(jìn)進(jìn)左/右檢測(cè)到 左/右檢測(cè)到黑線 障礙,.4.2循跡避障程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar謝謝閱讀#defineuintunsignedintunsignedcharzkb1=0;//**左邊電機(jī)的占空比**//unsignedcharzkb2=0;//**右邊電機(jī)的占空比**//unsignedchart=0;//**定時(shí)器中斷計(jì)數(shù)器**//sbitLSEN2=P2^0;sbitLSEN1=P2^1;sbitRSEN1=P2^2;sbitRSEN2=P2^3;//**傳感器***/sbitIN1=P1^0;sbitIN2=P1^1;sbitIN3=P1^2;sbitIN4=P1^3;sbitENA=P1^4;sbitENB=P1^5;//**********初始化定時(shí)器 中斷***********//謝謝閱讀,.voidinit(){TMOD=0x01;TH0=(65536-100)/256;TL0=(65536-100)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;}//***********中斷函數(shù)+脈寬調(diào)制***********//精品文檔放心下載voidtimer0()interrupt1{if(t<zkb1)ENA=1;elseENA=0;if(t<zkb2)ENB=1;elseENB=0;t++;if(t>=50),.{t=0;}}//******************直行******************//精品文檔放心下載voidqianjin(){zkb1=50;zkb2=50;}//***************左轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//感謝閱讀voidturn_left1(){zkb1=0;zkb2=50;}//***************左轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//精品文檔放心下載voidturn_left2(){zkb1=0;zkb2=50;}//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//謝謝閱讀voidturn_right1(),.{zkb1=50;zkb2=0;}//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//謝謝閱讀voidturn_right2(){zkb1=50;zkb2=0;}//***************循跡函數(shù)*****************//感謝閱讀voidxunji(){ucharflag;if((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1))感謝閱讀{flag=0;}//*******直行*******//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1))感謝閱讀{flag=1;}//***左偏1,右轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1))精品文檔放心下載{flag=2;},.//***右偏1,左轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==0)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1))感謝閱讀{flag=3;}//***右偏2,左轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==0))謝謝閱讀{flag=4;}//***左偏2,右轉(zhuǎn)***//switch(flag){case0:qianjin();break;case1:turn_right1();break;case2:turn_left1();break;case3:turn_left2();break;case4:turn_right2();break;default:break;}},.//****************主程序****************//謝謝閱讀voidmain(){init();zkb1=50;zkb2=50;while(1){//******給電機(jī)加電啟動(dòng)******//I