《智能循跡小車實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、摘要本設(shè)計(jì)主要有單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊組成，小車具有自主尋跡的功能。本次設(shè)計(jì)采用STC公司的89C52單片機(jī)作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對(duì)管和比較器實(shí)現(xiàn)，能夠輕松識(shí)別黑白兩色路面，同時(shí)具有抗環(huán)境干擾能力，電機(jī)模塊由L298N芯片和兩個(gè)直流電機(jī)構(gòu)成，組成了智能車的動(dòng)力系統(tǒng)，電源采用7.2V的直流電池，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組裝，從而實(shí)現(xiàn)了小車的自動(dòng)循跡的功能。關(guān)鍵詞智能小車STC89C52單片機(jī)L298N紅外光對(duì)管121緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的設(shè)計(jì)越來(lái)越精細(xì)，功能越來(lái)越復(fù)雜，智能小車作為

2、其的一個(gè)分支，也在不斷發(fā)展。在近幾年的電子設(shè)計(jì)大賽中，關(guān)于小車的智能化功能的實(shí)現(xiàn)也多種多樣，因此本次我們也打算設(shè)計(jì)一智能小車，使其能自動(dòng)識(shí)別預(yù)制道路，按照設(shè)計(jì)的道路自行尋跡。2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求采用MCS-51單片機(jī)為控制芯片（也可采用其他的芯片），紅外對(duì)管為識(shí)別器件、步進(jìn)電機(jī)為行進(jìn)部件，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠識(shí)別以白底為道路色，寬度10mm左右的黑色膠帶制作的不規(guī)則的封閉曲線為引導(dǎo)軌跡并能沿該軌跡行進(jìn)的智能尋跡機(jī)器小車。3方案設(shè)計(jì)與方案選擇3.1硬件部分可分為四個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊。3.

3、1.1單片機(jī)模塊為小車運(yùn)行的核心部件，起控制小車的所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。由于以前自己開(kāi)發(fā)板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以讓然選擇這個(gè)芯片作為控制核心部件。STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。其程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是分開(kāi)的。3.1.2傳感器模塊方案一：使用光敏電阻組成光敏探測(cè)器采集路面信息。阻值經(jīng)過(guò)比較器輸出高低電平進(jìn)行分析，但是光照影響很大，不能穩(wěn)定工作。方案二：使用光電傳

4、感器來(lái)采集路面信息。使用紅外光電對(duì)管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，實(shí)現(xiàn)方便，成本低廉，沒(méi)有復(fù)雜的圖像處理工作，因此反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時(shí)間少。但也存在不足，它能獲取的信息是不完全的，容易受很多擾動(dòng)（如背景光源，高度等）的影響，抗干擾能力較差。方案三：使用CCD傳感器來(lái)采集路面信息。使用CCD可以獲取大量的圖像信息，掌握全面的路徑信息，抗干擾能力強(qiáng)，為以后功能的擴(kuò)展提供方便。但使用CCD需要大量的圖像處理工作，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算，因此電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)工作量大。方案四：使用光電對(duì)管采集路面信息。RPR220結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)整電

5、路簡(jiǎn)單工作性能穩(wěn)定?？梢?jiàn)方案四最適宜，但僅從此項(xiàng)目考慮，方案二成本低，也能完成設(shè)計(jì)，故選用方案二。121.1.1電機(jī)控制模塊3.1.3.1電機(jī)的選擇方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確定位，可實(shí)現(xiàn)小車行進(jìn)過(guò)程的精確定位。但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩低，隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，且轉(zhuǎn)速越快下降得越快。方案二：采用直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié)PWM。基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。3.1.3.2電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯

6、片，其操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。一片L298N就可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。1.1.2電源模塊給整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定供電以保持其正常工作，包括7.2V的電源以及轉(zhuǎn)5V部分，其中7.2V的是給電機(jī)和其驅(qū)動(dòng)供電，5V的用來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)及其他芯片。以上單元連接如下圖所示：121.1軟件部分3.2.1程序流程圖此系統(tǒng)采用89C52單片機(jī)，再根據(jù)硬件連接，通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)完成對(duì)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的分析，再控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，以下為主程序流程圖：3.2.2程序設(shè)計(jì)思路3.2.2.1尋跡模塊程序通過(guò)傳感器獲得路面信息然后反饋給單片機(jī)，再

7、通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。3.2.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車等功能。121各部分電路的作用及電路工作原理分析4.1信號(hào)采集模塊4.1.1TCRT500結(jié)構(gòu)與工作原理TCRT5000(L)具有緊湊的結(jié)構(gòu)發(fā)光燈和檢測(cè)器安排在同一方向上，利用紅外光譜反射對(duì)象存在另一個(gè)對(duì)象上，操作的波長(zhǎng)大約是950毫米。探測(cè)器由光電晶體三極管組成的,它由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成。通過(guò)測(cè)試，其檢測(cè)距離在2mm-10mm。TCRT5000的發(fā)射管和接收管是一起封裝在

8、矩形塑料殼中，為了使檢測(cè)更加準(zhǔn)確，我們用了5只TCRT5000檢測(cè)黑線，實(shí)物見(jiàn)圖4-1。4.1.2信號(hào)采集電路圖及原理小車在白色地面行駛時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)被反射，接收管收到信號(hào)后，輸出端為低電平，經(jīng)過(guò)比較器比較后輸出為低電平。而當(dāng)紅外信號(hào)遇到黑色導(dǎo)軌時(shí)，紅外信號(hào)被吸收，接收管不能接收信號(hào)，輸出端為高電平，經(jīng)過(guò)比較器比較后輸出高電平。單片機(jī)通過(guò)采集每個(gè)比較器的輸出