智能循跡小車實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、. 簡(jiǎn)單電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告-智能循跡小車 學(xué)號(hào) 201009130102 年級(jí) 10 學(xué)院 理學(xué)院 專業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 姓名 馬洪岳 指導(dǎo)教師 劉懷強(qiáng) 摘要本實(shí)驗(yàn)完成采用紅外反射式傳感器的自尋跡小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用與白色地面色差很大的黑色路線引導(dǎo)小車按照既定路線前進(jìn)，在意外偏離引導(dǎo)線的情況下自動(dòng)回位。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)STC89C51作為小車檢測(cè)、控制、時(shí)間顯示核心，以實(shí)驗(yàn)室給定的車架為車體，兩直流機(jī)為主驅(qū)動(dòng)，附加相應(yīng)的電源電路下載電路，顯示電路構(gòu)成整體電路。自動(dòng)尋跡的功能采用紅外傳感器，通過(guò)檢測(cè)高低電平將信號(hào)送給單片機(jī)，由單片機(jī)通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)芯片L298N驅(qū)動(dòng)電動(dòng)小車的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車的動(dòng)作

2、。 關(guān)鍵詞：STC89C51單片機(jī)；L298N；紅外傳感器；尋跡一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握單片機(jī)的應(yīng)用，特別是在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)在系統(tǒng)中的控制功能，能夠合理設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍電路，并使之與單片機(jī)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。二、 設(shè)計(jì)要求 該智能車采用紅外傳感器對(duì)賽道進(jìn)行道路檢測(cè)，單片機(jī)根據(jù)采集到的信號(hào)的不同狀態(tài)判斷小車當(dāng)前狀態(tài)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N發(fā)出控制命令，控制電機(jī)的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車姿態(tài)的控制，繞跑到行駛一周。三、軟硬件設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)1、最小系統(tǒng)：小車采用atmel公司的AT89C52單片機(jī)作為控制芯片，圖1是其最小系統(tǒng)電路。主要包括：時(shí)鐘電路、電源電路、復(fù)位電路。其中

3、各個(gè)部分的功能如下：（1）、電源電路：給單片機(jī)提供5V電源。（2）、復(fù)位電路：在電壓達(dá)到正常值時(shí)給單片機(jī)一個(gè)復(fù)位信號(hào)。圖1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖2、電源電路設(shè)計(jì)：模型車通過(guò)自身系統(tǒng)，采集賽道信息，獲取自身速度信息，加以處理，由芯片給出指令控制其前進(jìn)轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，各部分都需要由電路支持，電源管理尤為重要。在本設(shè)計(jì)中，51單片機(jī)使用5V電源，電機(jī)及舵機(jī)使用5V電源?？紤]到電源為電池組，額定電壓為4.5V，實(shí)際充滿電后電壓則為4-4.5V，所以單片機(jī)及傳感器模塊采用最小系統(tǒng)模塊穩(wěn)壓后的5V電源供電，舵機(jī)及電機(jī)直接由電池供電。3、傳感器電路：光電尋線方案一般由多對(duì)紅外收發(fā)管組成，通過(guò)檢測(cè)接收到的反射光強(qiáng)

4、，判斷黑白線。原理圖由紅外對(duì)管和電壓比較器兩部分組成，紅外對(duì)管輸出的模擬電壓通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平輸出到單片機(jī)。圖2 賽道檢測(cè)原理圖：4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。其引腳排列如圖1中U4所示，1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，

5、ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。也利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)接到ENA，ENB端子，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。L298N的邏輯功能：表1 SHARP GP2D12實(shí)物圖L298N電路原理圖：由于一片L298N可以直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，但是為了加大驅(qū)動(dòng)力，我們采用兩路并聯(lián)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。圖3.3 L298N電路圖整體設(shè)計(jì)圖軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.1 主程序流程圖開始系統(tǒng)初始化前進(jìn) 左側(cè)檢測(cè)到黑線，左轉(zhuǎn)右側(cè)檢測(cè)到黑線，右轉(zhuǎn) 結(jié)束小車循跡規(guī)則：若小車偏左的時(shí)候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒(méi)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。小車程序：#include#d

6、efine unchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ss1=P20;/左邊sbit ss2=P21;/右邊 void main() P0=0x05;/直行if(ss1=0)P0=0x04;/左轉(zhuǎn)if(ss2=0)P0=0x01;/右轉(zhuǎn) 四、智能車調(diào)試檢測(cè)調(diào)試步驟：整機(jī)連接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。電源部分，驅(qū)動(dòng)部分，黑線尋跡部分，具體測(cè)試過(guò)程如下：電源測(cè)試過(guò)程4.5V電壓輸入，實(shí)際電壓在4.37.7V之間，所以該部分符合要求。驅(qū)動(dòng)部分測(cè)試過(guò)程將驅(qū)動(dòng)部分與單片機(jī)正確連接之后，在單片機(jī)中寫入電機(jī)控制小程

7、序，控制其轉(zhuǎn)動(dòng)與停止，用萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓正常。黑線尋跡部分測(cè)試將電路板上有紅外對(duì)管的那一面朝下，分別對(duì)著白紙和黑線，測(cè)每個(gè)紅外對(duì)管的輸出信號(hào)經(jīng)電壓比較器之后的電壓，得出電壓在4.34.6之間由測(cè)量結(jié)果可知，每個(gè)紅外對(duì)管檢測(cè)到白紙和黑線的輸出電壓均可以為單片機(jī)提供信號(hào)，符合要求。至此，這三部分硬件調(diào)試完畢。4.整體綜合調(diào)試將所有模塊連接（加入最小系統(tǒng)，顯示部分），檢查連接無(wú)誤之后，寫入總程序。開始整車測(cè)試，小車起初不轉(zhuǎn)，是因?yàn)榻oL298N提供的電壓過(guò)小，加大電壓后，小車正常運(yùn)轉(zhuǎn)。五、心得體會(huì)電子設(shè)計(jì)是以學(xué)生自己動(dòng)手，掌握一定操作技能并親手設(shè)計(jì)、制作、組裝與調(diào)試為特色的。它將基本技能訓(xùn)練，基本工藝知識(shí)和創(chuàng)新啟蒙有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,由于連接的問(wèn)題和電源的問(wèn)題，起初并沒(méi)有成功,通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我感受到，做電子設(shè)計(jì)這一方面，耐心很重要，因?yàn)楹苌儆腥四軌蛞淮涡猿晒Γ@是需要不斷總結(jié)、不斷查找錯(cuò)誤、不但修正的一門學(xué)科，它可能會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間，只有堅(jiān)持去做，才會(huì)有所收獲。我不是第一次做此類的設(shè)計(jì)了，但每一次都有不同的感受與收獲，這就是電子帶給我的樂(lè)趣。另外，現(xiàn)在我們的生活中到處都是電子產(chǎn)